文档介绍：振动与冲击
第 26 卷第 2 期 JO U R N A L O F V IBR A TIO N A N D SH O C K V N 2006
考虑支承动刚度的船舶轴系横向冲击响应计算
李晓彬, 杜志鹏, 夏利娟, 金咸定
(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海 200030)
摘要对船舶轴系进行冲击响应计算,通常在轴架支承处采用弹性边界处理,取一个近似的支承静刚度。本文
采用实验方法对某舰尾轴架进行动刚度测量,得到了前尾轴架和后尾轴架的横向动刚度曲线。以此为基础,对该舰的轴
系,建立了有限元模型,轴架支撑处横向动刚度用广义弹簧- 阻尼器系统进行模拟,计算了在横向冲击作用下考虑动刚度
效应的轴系横向冲击响应。
关键词: 前尾轴架,后尾轴架,动刚度,横向冲击响应
中图分类号: U 文献标识码:A
令[Z] = [K] - ω2 [M ] + iω[C] (2)
则(2)式简写为:[Z]{X } = {F }
0 引言
式中:[Z]为系统的动刚度矩阵;ω为系统的角
动刚度是衡量结构抗振能力的常用指标结构在动频率。
态力作用下,动刚度越大,振动量越小;反之,动刚度越把位移响应作为系统的输入,力信号作为系统的
小,振动量越大。分析结构的动刚度特性,研究提高动输出,得到系统的传递函数为:
刚度的途径,能较合理地进行结构动态设计,消除结构 F
Z(ω)= (3)
中的薄弱环节、增强结构的抗振、抗冲击能力[1] 。目前 X
结构的动刚度主要是通过实验的方法得到。朱振江、通过对测量所得的力信号和位移响应信号作传递
严雄[2 ] 采用锤击法对一隔振器的横向动刚度进行了测函数分析,就可得到尾轴架的动刚度。由(3) 式可以看
量。姜尚崇[3 ] 对一台 300M W 的汽轮发电机轴承座的出,[Z]是一个复数,同时包含有动刚度的幅频和相频
支承动刚度进行了测量,并用测得的动刚度计算汽轮信息。对于一个确定的系统,动刚度为频率的函数,其
发电机转子的临界转速。数值取决于结构本身的参数:静刚度 k,阻尼 c 和质
船舶推进轴系是船舶动力系统的一个主要组成部量 m。
分,轴系在冲击载荷下的位移响应和应力大小直接关
系到船舶动力系统的生存能力[4 ] 。沈荣瀛、张智勇、汪
玉[5 ] 采用有限元与数值仿真相结合的方法,建立推进
轴系垂向冲击响应计算的数学模型,导出了在加速度
冲击输入条件下轴系垂向冲击响应数值仿真方法。周
海亭、沈荣瀛、孙蕙庆[6 ] 对某舰的轴系进行了横向冲击
响应计算。
本文采用实验方法对某舰前尾轴架和后尾轴架横
向动刚度进行测量,建立该舰轴系的有限元模型,轴架
支撑处动刚度用广义弹簧- 阻尼器系统进行模拟,进
行了船舶轴系在横向冲击作用下的冲击响应计算。
▲图 1 前尾轴架测点布置图
1 尾轴架动刚度的测量
对于一个多自由度的结构系统,其运动方程经拉尾轴架是位于螺旋桨前方的主轴尾端支座,具有
普拉斯变换,拉氏算子为 s= iω,并令其初始条件为零, 支撑尾轴和保证螺旋桨正常工作的作用,大型水面舰
则有: 船一般有单臂支架和双臂支架两种形式。由于尾轴架
([K] - ω2 [M]+iω[C]){X(ω)