论文部分内容阅读
为满足基于单一模型输入实现轴系校中与振动分析,实现轴系建模和分析结果可视化,开发出模块化、可视化、高集成度的船舶推进轴系三维分析平台,本文所做研究工作如下:查找调研了国内外轴系分析软件开发现状,总结了国内外轴系校中、扭转振动、纵向振动、回旋振动以及纵扭耦合振动分析方法,从解析法和有限元方法两个角度分析了轴系校中和振动计算原理。重新推导了轴系校中改进三弯矩法方程并编写MATLAB计算程序,基于ANSYS计算平台研究了轴系校中加载约束方法;选取某推进轴系为算例,对比MATLAB程序和有限元计算结果,验证了解析法计算程序和有限元轴系校中方案的正确性。研究了基于传递矩阵法的船舶推进轴系回旋振动计算方法,同时基于ANSYS分析平台编写回旋振动计算命令流,最后通过两者计算结果进行对比相互印证了算法的正确性。总结了国内外轴系纵扭耦合振动计算方法,在已有研究成果的基础上总结建立了船舶推进轴系纵扭耦合计算离散数学模型,列出了耦合振动质量、刚度、阻尼和激励矩阵,基于运动学微分方程系统矩阵解法编写了纵扭耦合振动MATLAB计算程序。借助Hypermesh和MSC.Nastran联合仿真手段,通过建立轴系实体三维模型,从纵扭耦合振动分析的角度研究了有限元计算的激励、阻尼加载和自由度约束方案,确定了可行的纵扭耦合振动模态分析和谐响应分析方法;选取计算实例,通过与已有纵扭耦合振动计算报告结果对比,验证了纵扭耦合振动MATLAB计算程序和有限元分析的正确性。分析了基于Visual Basic.NET语言的NX Open API二次开发方法,从船舶推进轴系结构的角度以曲轴为重点分析了曲轴建模步骤,实现了曲轴与轴段结合的参数化建模方法。研究了Visual Studio2015开发平台下,Visual Basic.NET语言与MATLAB、APDL混合编程方法;开发了一套基于单一模型输入进行参数化建模并集轴系有限元校中、纵扭耦合振动、有限元回旋振动计算分析功能于一体的具有完全自主知识产权的船舶轴系三维分析平台;通过对平台进行算例测试,验证了平台功能的完备性和计算程序的正确性。