高速艇机模态及受迫振动分析
为了提高游艇的舒适性，有必要对柴油机进行动力特性分析，以找出柴油机结构上容易产生振动的部位并进行减振研究，这也是本文研究的目的。为了实现这个目的，论文将利用ANSYS有限元软件对某型高速艇机进行模态分析和稳态动力响应分析，研究其动力特性和在稳定载荷下的响应。 首先是对柴油机进行有限元模态计算。对实际结构进行一定的简化，并在CATIA软件中建立柴油机整机简化的几何模型。将几何模型导入ANSYS软件中进行材料设置、网格划分、设置约束条件等一系列建立有限元模型的步骤。在完成有限元模型的建立后，应用分块兰索斯法进行柴油机模态计算。 其次是在柴油机实体上进行模态试验。在柴油机的两侧分别布置12个测点，在测试时先后对柴油机进行X、Y、Z三个方向的激励，并在每次激励后采集振动响应信号。试验完成后，将计算模态频率与试验模态频率进行对比，结果表明计算模态结果与试验模态结果吻合较好，这为后续的稳态动力响应打下了良好的基础。另外通过对振型进行分析可以知道，柴油机的薄弱点位于机体裙部、曲轴箱和油底壳部位，这些部位的振动比较剧烈，其刚度较小，容易产生振动。 再次是计算柴油机的主要载荷，通过对柴油机的运动结构及其受力进行分析，获得活塞侧推力和轴承载荷的计算公式，并由柴油机的缸内压力曲线数据，计算出柴油机的侧推力和轴承载荷。 最后是采用模态叠加法对柴油机进行谐响应分析。将柴油机的时域激励信号进行快速傅里叶变换得到频域激励信号，将激励施加到有限元模型中并进行200-2000Hz频率范围内的谐响应分析。由分析结果可以知道：当激励频率为205Hz、270Hz、410Hz、770Hz、970Hz、1345Hz和1865Hz时柴油机容易发生共振。其中频率为205Hz、270Hz和410Hz时，柴油机的位移主要是整体位移，频率为770Hz、970Hz、1345Hz和1865Hz时，柴油机的位移表现为局部的位移，并且主要集中在曲轴箱和油底壳处。 综合以上研究，柴油机整机的结构刚度较小的部位位于曲轴箱和油底壳处，由柴油机的稳态动力响应结果可知柴油机低阶激励频率对柴油机整机的振动影响较大，中高阶激励频率对油底壳部分的振动影响较大。柴油机的动力特性和稳态动力响应结果对相似机型柴油机的结构设计和减振研究具有一定的参考价值。
高速艇机;柴油机;模态分析;受迫振动响应
集美大学
硕士
船舶与海洋工程
于洪亮;闫锦
2020
中文
U674.910.32
2020-11-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）