基于ANSYS的滚装船超长轴系扭转振动仿真计算

ANSYS 圓軸扭轉分析(座標系的變換)ANSYS不能直接作扭轉分析，必須要利用座標系的變換，並將扭矩轉換成力量，直接作用在節點座標上。

(扭矩=距離x力量)ANSYS座標系分成，1. global coordinate system整體座標系(1) Cartesian coordinate system直角座標(x, y, z)，內定，代號sys 0(2) Cylindrical coordinate system圓柱座標(r, θ, z)，代號sys 1(3) Spherical coordinate system球座標(r, θ, ψ)，代號sys 2(4) Cylindrical Y coordinate system圓柱座標(r, θ, y)，代號sys 5局部座標系，依使用者自訂，代號sys 11以上。

Utility Menu－＞WorkPlane－＞Change Active CS toUtility Menu－＞WorkPlane－＞Local Coordinate System－＞Create Local CS－＞2. working plane coordinate system工作平面座標，創建實體用定位和定向。

Utility Menu－＞WorkPlane－＞Display Working Plane3. nodal coordinate system節點座標系，用於定義每個節點的自由度和負載方向。

Main Menu－＞Preprocessor－＞Modeling－＞Move/Modify－＞Rotate Node CS－＞4. element coordinate system元素座標系5. display coordinate system顯示座標系6. results coordinate system結果座標系。

顯示分析結果。

Main Menu－＞General Postproc－＞Options for Outp例如一厚壁圓筒內部受壓力，如以1/4圓結構，以平面應變分析，得到y方向應力如左圖，也可以在後處理使用，結果座標系中選擇不同坐標系，圖形就不一樣Main Menu－＞General Postproc－＞Options for Outp－＞選擇Global Cylindric得到y方向應力如右圖一圓軸直徑D=50mm 、長度L=120mm 、E=200GPa 、ν=0.3、一端固定、一端受到力矩M=1500N-m 作用。

引言煤炭作为国民经济发展的重要能源资源，对人类经济社会的发展提供了巨大的助力，特别是在现代社会对电力、冶金行业需求不断扩大的同时，作为基础动力的煤炭资源的需求剧增，因此各煤矿生产企业不断提升井下煤炭开采效率，为了适应井下复杂的地质环境和大运量的需求，各类型的带式输送机不断投入应用。

滚筒作为输送机传递动力和改变方向的机构，在工作时需要承受巨大应力、扭矩，在长期运行时极易在结构强度较弱的地方出现扭曲变形或者断裂，轻者造成输送机系统停机维修，重则造成输送带下滑、煤炭散落甚至人员伤亡事故，因此为了提升输送机滚筒轴的可靠性，迫切需要改变盲目增加安全系数确保滚筒轴工作安全性的方法。

本文以某矿用输送机系统的滚筒轴为研究对象，利用仿真软件对其结构强度进行分析，研究滚筒轴结构优化方案，降低滚筒轴质量，提升结构强度[1]。

1滚筒轴受力分析输送带在工作时是利用驱动滚筒和输送带之间的摩擦力实现输送带的运行，在摩擦力作用下，输送带的驱动滚筒的输入侧产生张紧，在驱动滚筒的输出侧有一定的松弛，由受力平衡分析可知，输送带在驱动滚筒两侧的张紧力的差值和驱动滚筒作用在输送带上的摩擦力相等，可表示为[1]：S f =S 1-S 2.（1）式中：S 1为输送带输入侧的张紧力；S 2为输送带输出侧的张紧力；S f 为滚筒作用在输送带上的圆周力。

输送带在驱动滚筒的作用下实现圆周运动，其工作状态下输送带内的受力情况如图1所示。

由图1可知，驱动滚筒在工作时的受力情况与带传动主动轮受力情况一致，由带传动的摩擦驱动理论分析可知，工作时输送带在驱动滚筒两侧分别为紧边和松边，在两侧边应力差值的作用下作用在驱动滚筒上的合力将会是作用在滚筒轴中心线上的一个水平力的分量F 及一个力矩T ，在其共同作用下，将导致滚筒轴在水平截面内产生一个扭转和弯曲的弯扭组合受力[2]。

滚筒轴在受到弯扭组合作用力的同时，滚筒两端胀套对滚筒轴的作用力分别为F 1、F 2，滚筒轴两侧的轴承支座会对其产生一个反作用力F 3、F 4的作用，作用在滚筒轴上的受力如图2所示[2]。

ansys对于曲轴扭转刚度计算ANSYS对于曲轴扭转刚度计算引言：曲轴是内燃机的核心组件之一，承载着各种力，经常需要进行扭转刚度计算。

ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，提供了强大的分析和计算能力，可以用于曲轴扭转刚度的计算。

本文将详细介绍如何使用ANSYS进行曲轴扭转刚度计算。

一、曲轴扭转刚度计算的背景曲轴是内燃机中把诸活塞往复运动变为一定方向连续旋转运动的一种机构。

在内燃机工作过程中，曲轴承受由于由燃气压力抵销支撑过程中产生的阻力，支撑扇转动的离心力、僵直轮的倾覆力矩，使发动机的转动面始终保持在规定的平面内的力。

曲轴处于受力状态下，会发生一定的弯曲和扭转变形。

为了确保曲轴的工作可靠性和寿命，需要进行扭转刚度计算。

二、ANSYS的基本原理ANSYS是一款用于工程领域有限元分析的软件，能够对工程问题进行数值模拟和计算。

ANSYS采用有限元法对结构模型进行离散，然后通过求解各个节点的方程得到结构的应力、应变、位移等信息。

在曲轴扭转刚度计算中，ANSYS使用有限元法对曲轴进行离散，根据材料的力学性能和几何形状设置约束和载荷，然后通过求解曲轴的扭转刚度方程得到扭转刚度。

三、曲轴的建模与网格划分在ANSYS中建立曲轴的模型是非常重要的一步。

首先，需要使用CAD软件绘制曲轴的三维模型，然后将模型导入到ANSYS中。

接着，在ANSYS中选择适当的单元类型进行网格划分。

对于曲轴这样的空间曲面结构，通常选择四面体或六面体单元进行网格划分。

在网格划分时，要注意曲轴的特殊形状和细节部分，确保网格划分的合理性。

四、曲轴的边界条件与加载在进行扭转刚度计算之前，需要为曲轴设置边界条件和加载。

边界条件主要是指曲轴的固定边界和自由边界。

固定边界表示曲轴的某些部分被限制在一定的位置或方向上，不发生位移或旋转；自由边界表示曲轴的其他部分没有受到约束，可以发生位移和旋转。

加载是指施加在曲轴上的外力或外力矩。

在曲轴扭转刚度计算中，通常施加一个扭转力矩或转矩，以模拟曲轴受到的工作负载。

ANSYS环境中的船舶推进轴系冲击动力学仿真计算许庆新1沈荣瀛1臧述升2(1. 上海交通大学振动冲击噪声国家重点实验室，上海，200030，2.上海交通大学动力机械与工程实验室，上海，200030)摘要:本文提出了一种基于ANSYS环境的船舶推进轴系冲击动力学计算的方法。

首先采用有限元方法，把连续轴系离散成由二维梁单元构成的离散质量系统，轴承座处理成弹性约束的边界条件，螺旋桨简化为集中质量，求得轴系弯曲振动的固有频率和固有振型。

然后在垂向加速度冲击输入条件下，求解轴系任意点处的位移响应，以及轴承支承处的冲击应力。

通过一个工程计算实例，说明该方法的适用性。

关键词：推进轴系、冲击响应、仿真计算Simulation of Shock Dynamics of Ship Propulsive Shafting UsingANSYSXU Qingxin1 SHEN Rongying1 ZANG Shusheng2(1.Shanghai Jiaotong University State Key Laboratory of Vibration Shock Noise, Shanghai,200030 2.Shanghai Jiaotong University Power Mechanical Engineering Laboratory,Shanghai, 200030)Abstract : This paper discusses the method of simulation of shock dynamics of ship propulsive shafting by use of ANSYS. According to Finite Element Method, continuous shafting is considered as a discrete mass system in terms of 2D beam element, bearing block is considered as elastic constraint condition, and the propeller is simplified lumped mass, so the natural frequency and natural mode of flexural vibration of shafting can be calculated. Then, shock response of propulsive shafting and shock stress of bearing block under vertical acceleration shock can be computed. Finally, the practical engineering calculation example illustrates the availability of the proposed method.Keywords : propulsive shafting, shock response, simulation computing1 前言：船舶推进轴系是船舶动力系统的一个重要组成部分，它包括从主机输出端推力轴承直到螺旋桨之间的传动轴及轴上附件。

基于ANSYS船舶轴系的振动校核计算船舶轴系的振动校核计算是船舶设计过程中的重要一环，它可以用于评估船舶轴系在使用和加载条件下的振动性能，确保船舶的可靠性和安全性。

在这个过程中，基于ANSYS软件的有限元分析方法被广泛应用。

本文将介绍船舶轴系振动校核计算的一般步骤和方法，并结合ANSYS软件的使用进行详细说明。

一般步骤：1.轴系建模：首先，需要将船舶的轴系进行建模。

在建模过程中，需要考虑船舶的轴系几何形状、材料属性和加载条件等因素。

通常，可以采用ANSYS软件中的几何建模工具和材料库来完成这一步骤。

2.边界条件设定：在建模完成后，需要设定轴系的边界条件。

边界条件包括轴系的支座约束和加载条件。

在船舶轴系中，支座约束通常是轴系的一些点（例如轴承支座）在几个方向上的约束，以模拟船舶运行时的实际情况。

加载条件通常是指轴系所受到的各种外部载荷，如水流载荷、潮汐载荷和推进器载荷等。

3.网格划分：在设定边界条件后，需要对轴系进行网格划分。

网格划分是有限元分析的重要一步，它决定了计算结果的精度和计算效率。

在ANSYS软件中，可以使用自动网格划分工具或手动网格划分工具来完成这一步骤。

4.材料属性设定：在划分好网格后，需要为轴系的各个部分指定材料属性。

船舶轴系通常由不同的材料构成，如轴承、轴颈和轴管等部分。

在ANSYS软件中，可以使用材料库中的材料数据或自定义材料数据来指定材料属性。

5.振动分析：在完成前述的步骤后，可以对船舶轴系进行振动分析。

振动分析是有限元分析中的一种重要分析方法，它可以用于评估船舶轴系在不同频率下的振动性能。

在ANSYS软件中，可以使用模态分析或频率响应分析等方法来进行振动分析。

6.结果评估：在完成振动分析后，可以通过查看计算结果来评估船舶轴系的振动性能。

计算结果通常包括振动模态、固有频率和振动幅值等信息。

根据评估结果，可以确定轴系是否满足设计要求，或者需要进行进一步的改进。

基于ANSYS软件的船舶轴系振动校核计算方法可以提供船舶设计和重要决策的依据，为船舶的可靠性和安全性提供保障。

本文尝试对轴系元件进行简化，并进行轴系振动的校合计算。

通过和以往计算方法的比较，我们认为运用ANSYS进行船舶轴系振动计算，方法简单、方便、迅速，计算结果和分布趋势是合理的，误差也在工程允许的范围以内。

运用ANSYS进行船舶轴系的振动校合计算在工程上是完全适用的。

本文介绍了ANSYS的船舶轴系振动校核计算案例摘要：本文利用大型商用有限元计算软件ANSYS，进行船舶轴系的振动校合计算。

首先通过适当简化各种轴系元件，对船舶轴系部分进行几何建模，对轴系本体部分采用三维B EAM188梁单元模拟，对弹性支承的轴承部分采用COMBINE14弹簧单元模拟，对螺旋桨部分采用MASS21质量单元模拟。

然后确定出轴系计算的边界条件，进行模态分析，就可以得到轴系振动的各阶固有频率和固有振型(包括横向振动、纵向振动和扭转振动)，以及模态参与因子。

通过一个实际船舶轴系振动的计算，说明该方法的适用性。

关键词：船舶轴系、振动校合计算1 概述船舶轴系是由推力轴、中间轴、艉轴、推力轴承、滑动轴承、联轴节、螺旋桨等组成的复杂系统，在船舶运行过程中，它会发生弯曲振动现象，对船舶正常运行产生不利影响。

船舶轴系振动有三种类型：由旋转轴不平衡引起的横向振动，可以是垂直方向的，也可以是水平方向的，会造成艉管密封漏水或漏油，轴承座松动，甚至破裂;由螺旋桨推力不均匀引起的纵向振动，情况严重时可以造成推力轴承敲击，曲柄箱破裂，有齿轮传动时，还会损坏齿轮;此外，从主机通过轴系传递功率至螺旋桨造成轴段来回摆动，各轴段间的扭角不相同，从而产生扭转振动，破坏的结果是轴系断裂，有齿轮传动时，会造成齿轮敲击。

因此，在船舶设计过程中，有必要对船舶轴系进行振动校合计算。

对于轴系这样的复杂结构，运用有限元方法进行振动计算具有明显的优越性。

本文针对上海交通大学和某造船厂共同设计开发的46000吨集装箱船，应用ANSYS有限元软件6. 0版本对其传动轴系进行振动校合计算，为进一步的设计提供参考。

基于ANSYS船舶轴系的振动校核计算ANSYS是一种广泛应用于工程领域的有限元分析软件，能够模拟和分析船舶结构的振动响应。

船舶结构的振动校核计算可以帮助设计师评估船舶的结构强度和舒适度，以确保其安全性和稳定性。

船舶振动分析考虑了多个因素，包括船体的自然频率、结构材料的弹性特性、载荷作用以及流体力学因素。

ANSYS船舶振动校核计算可以通过以下步骤完成：1.建立船舶结构模型：使用ANSYS软件建立船舶结构的三维有限元模型，包括船体、船底、船舱等部分。

结构模型的准确性和细节度直接影响振动分析的准确性。

2.材料属性定义：根据实际使用的材料，定义船舶结构的弹性模量、泊松比和密度等材料属性。

这些属性对于计算结构的自然频率和振动响应至关重要。

3.边界条件和约束：在模型中定义边界条件和约束，模拟船舶与海水的相互作用。

可以通过添加约束来限制船舶在特定运动方向上的自由度，例如在船舶底部添加一定的支撑约束。

4.载荷应用：根据实际运行条件和设计要求，模拟载荷的作用。

常见的载荷包括船舶自身重力、海浪和液货运输等引起的动力载荷。

5.静态分析：进行船舶结构的静态强度分析，计算结构在不同载荷下的应力和应变。

这可以帮助设计师确定船舶结构的强度和稳定性。

6.动态分析：在船舶结构上施加动力载荷，模拟船舶在运行过程中的振动响应。

通过计算结构的自由振动频率以及对外部激励的响应，可以评估结构的自振特性和舒适性。

7.结果分析和后处理：通过分析计算结果，评估船舶的结构响应和安全性。

可以确定结构的共振频率、振动模态以及响应的幅值和幅值分布。

船舶轴系的振动校核计算是船舶结构振动分析的重要组成部分。

通过ANSYS软件的应用可以帮助设计师评估船舶轴系的振动特性，并确定结构的自振频率以及对外界激励的响应。

在船舶轴系的振动校核计算中，需重点考虑轴系结构的弹性特性、载荷情况以及激励源（如发动机振动和螺旋桨激励）对轴系的影响。

可以采用有限元法建立轴系的详细模型，通过加载实际工况下的载荷进行振动分析。

利用COMSOL Multiphysics进行船舶轴系回旋振动仿真作者：陈万宏周德武来源：《广东造船》2017年第06期摘要：本文利用大型商业有限元软件COMSOL Multiphysics进行船舶轴系回旋振动计算。

首先根据轴系布置情况建立仿真模型，确定轴系回旋振动计算的边界条件，以实船轴系为例进行仿真计算并将计算结果与其它软件计算结果比较。

通过比较，发现COMSOL Multiphysics有限元仿真方法能较好的解决船舶轴系回旋振动问题。

关键词：COMSOL Multiphysics；回旋振动中图分类号：U664.2 文献标识码：AAbstract： This paper discusses the calculation of whirl vibration of ship shafting with the software COMSOL Multiphysics， builds the calculation model according to the arrangement of the shafting， defines the constraint conditions for the calculation and compares the result with that from other software， which shows that using COMSOL Multiphysics to calculate is available and reliable.Key words： COMSOL Multiphysics； Whirl vibration1 前言由于轴系旋转部件的质量不平衡产生的离心力，以及螺旋桨在船尾不均匀的伴流场运转产生按叶频周期变化的流体力，至使轴在旋转过程中产生周期性的弯曲变形，这种现象称为回旋振动。

回旋振动会造成尾管密封漏水或漏油、轴承座松动甚至破裂。

基于 ANSYS 的高速艇艉轴架轴系振动响应分析郭进涛;董威【摘要】针对高速艇艉轴架轴系振动的问题，建立三维有限元模型，应用ANSYS 软件对其结构振动响应进行分析预报。

通过静力计算、模态求解、谐响应分析、时间历程处理、扩展位移解及查看扩展解，对该艇的舷外艉轴架轴系结构振动响应进行全面评估。

%Aiming at the vibration problem of the propeller strut and shafting of a high-speed vessel, the finite element meth-od is applied to analyze the vibration response of structure components.According to the static calculation, modal solution, the frequency response analysis, time process disposal, the vibration response characteristics of the propeller strut and shafting of the high-speed vessel are evaluated comprehensively.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P18-20,24)【关键词】高速艉;艉轴架轴系振动;有限元分析【作者】郭进涛;董威【作者单位】中国舰船研究设计中心，武汉430064;中国舰船研究设计中心，武汉430064【正文语种】中文【中图分类】U661.44基于ANSYS的高速艇艉轴架轴系振动响应分析郭进涛，董威(中国舰船研究设计中心，武汉430064)摘要:针对高速艇艉轴架轴系振动的问题，建立三维有限元模型，应用ANSYS 软件对其结构振动响应进行分析预报。

Vol249No21Feb, 2021第49 卷第1 期2021 年02 月造船技术ZaochuanJishu文章编号：1000-3878（2021）01001207DOI ： 10. 12225%. issn 1000-387& 2021. 01 20210103基于有限元的轴系回旋振动响应计算及试验富琦晋，周瑞平，黄国兵，高子航（武汉理工大学能源与动力工程学院！湖北武汉430063）摘 要：为更好地了解轴系振动对舰船声辐射的影响，以某台架轴系为研究对象，基于Workbench 软件 建立仿真分析！对轴系回旋振动涡动频率及响应和轴系振动对轴承基座的影响进行研究。

研究表明！有限元 法计算所得回旋振动的固有频率与传统的传递矩阵法结果一致。

通过轴系激励力的分析，给出有限元法回旋振动响应的分析方法，获取轴系振动的位移响应。

提取轴承处频域激励力施加于尾轴承上，得到尾轴承基座 上点的振动响应加速度。

设计台架测试方案，通过试验验证轴系振动的位移响应和轴承基座振动加速度响应计算的正确性。

基于有限元的轴系回旋振动涡动频率及响应提出的计算方法，可为推进轴系振动对舰船声辐射的研究提供一定的理论指导。

关键词：船舶；轴系；回旋振动；轴承基座响应；Workbench 中图分类号： U661244 文献标志码： ACalculation and Test of Shafting Cyclotron Vibration ResponseBased on Finite Element MethodFU Qijin, ZHOU Ruiping, HUANG Guobing, GAO Zihang(SchoolofEnergyandPowerEngineeringIWuhanUniversityofTechnologyIWuhan430063IHubeiIChina)Abstract ： In order to better understand the impact of shafting vibration on the acoustic radiation of ships, acertain test-bench shafting is taken as the research object, and the simulation analysis is established based on theWorkbench software to study the vortex frequency and response of shafting cyclotron vibration, and the impact of shafting vibration on the bearing base. The results show that the natural frequency of cyclotron vibrationcalculated by the finite element method is consistent with that of the traditional transfer matrix method . BasedonRhe analysis of shaf ing exci a ion force, Rhe analysis meRhod of fini e elemenRmeRhod cycloRron vibra ion responseisgivenRoobRainRhedisplacemenRresponseofshafingvibraion.ThefrequencydomainexciaionforceaRRhebearingisexRracRedandappliedRoRhesRernbearingRoobRainRhevibraionresponseacceleraionaR the point on the stern bearing base. The test-bench test scheme is designed to verify the calculation correctness of shafting vibration displacement response and bearing base vibration acceleration response through tests. ThecalculaionmeRhodaccordingRoRhevorRexfrequencyandresponseofshafingcycloRronvibraionbasedonRhe finite element method can provide a certain theoretical guidance for promoting the research of shafting vibration ontheacousticradiationofships.Key words ： ship ； shafting ； cyclotron vibration ； bearing base response ； Workbench0引言船舶推进轴系回旋振动主要是由于轴系在运转时受到螺旋桨旋转时产生的不平衡力、不均匀伴流场流体力及螺旋桨偏心质量的质量力而产生的一种横向振动。

基于ANSYS船舶轴系的振动校核计算1 概述船舶轴系是由推力轴、中间轴、艉轴、推力轴承、滑动轴承、联轴节、螺旋桨等组成的复杂系统，在船舶运行过程中，它会发生弯曲振动现象，对船舶正常运行产生不利影响。

船舶轴系振动有三种类型：由旋转轴不平衡引起的横向振动，可以是垂直方向的，也可以是水平方向的，会造成艉管密封漏水或漏油，轴承座松动，甚至破裂;由螺旋桨推力不均匀引起的纵向振动，情况严重时可以造成推力轴承敲击，曲柄箱破裂，有齿轮传动时，还会损坏齿轮;此外，从主机通过轴系传递功率至螺旋桨造成轴段来回摆动，各轴段间的扭角不一样，从而产生扭转振动，破坏的结果是轴系断裂，有齿轮传动时，会造成齿轮敲击。

因此，在船舶设计过程中，有必要对船舶轴系进行振动校合计算。

对于轴系这样的复杂结构，运用有限元方法进行振动计算具有明显的优越性。

本文针对交通大学和某造船厂共同设计开发的46000吨集装箱船，应用ANSYS有限元软件6.0版本对其传动轴系进行振动校合计算，为进一步的设计提供参考。

ANSYS是美国ANSYS公司开发的大型通用有限元分析软件，它具有结构静力分析、结构动力分析、瞬态分析、模态分析、流体动力学分析、电磁场分析等多种功能。

本文即是利用ANSYS软件的模态分析功能，完成对船舶轴系这一复杂结构的建模和有限元分析。

实践证明，这种方法可以有效的提高工作效率，缩短分析周期，对工程实际是非常有效的。

2 轴系计算的有限元模型进行校合计算的46000吨集装箱船，采用的是瓦西兰公司的32缸柴油发动机组，发动机输出法兰通过齿轮箱变速后，和中间轴连接，中间轴和艉轴之间有联轴节。

中间轴长3.68m，外径0.4m，无轴承支承。

艉轴长5.3m，外径0.48m，前后分别有两个轴承，前轴承宽0.48m，后轴承宽1.08m，轴承刚度由轴承说明书给出。

中间轴和艉轴中都布置有润滑系统。

螺旋桨是变距螺旋桨，总重14500kg。

根据实际需要，只需对船舶轴系的自由振动情况进行校合计算，不考虑受迫振动情况。

基于ANSYS软件的大型伸缩回转平台的振动模态分析李俊伟;梁庆华;莫锦秋【摘要】针对低速大型回转平台,借助ANSYS有限元分析软件,对平台各离散典型位置进行模态分析,采用离散拟合连续的方法,计算出回转平台各典型位置状态下的固有频率和振型,对大型回转平台低速连续可靠性工作提供了重要的设计基础.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2010(028)005【总页数】3页(P101-103)【关键词】振动控制;伸缩回转平台;模态分析;ANSYS软件;固有频率【作者】李俊伟;梁庆华;莫锦秋【作者单位】上海交通大学,机械工程与动力学院,上海,200240;上海交通大学,机械工程与动力学院,上海,200240;上海交通大学,机械工程与动力学院,上海,200240【正文语种】中文【中图分类】TB53大型圆环式回转伸缩平台是许多重大装备中非常常见的一种回转机构,在建筑机械,港口机械中有着广泛的使用。

文章介绍了一种码头钢桩二次维护设备中的大型圆环式回转伸缩平台,其振动特性将直接导致维护质量的好坏。

文章运用大型有限元分析软件AN -SYS对平台进行了振动模态分析[1]。

平台左右对称45°耳朵处由钢板刚性固定,刚性板与导轨滑块刚性连接可在导轨上下滑动。

导轨移动方向见图1。

假设滑块滑动到某一高度即停止被全约束。

平台下部有可相对固定平台旋转的回转臂,回转臂相对平台可伸缩,匀速转动且转速很慢,回转半径0.9m左右。

忽略掉回转臂与固定平台间的配合间隙,固定平台和回转臂相当于刚性连接的具有不同状态的一个大平台[2]。

故可将回转臂与固定平台一起建模进行振动分析。

回转臂下180°对称布置长方块为激励模块,激振力方向沿径向方向如图1所示,激振力脉动频率范围在10～20 Hz。

在ANSYS软件中设置平台模型的物理参数和模态分析参数,见表1[3]。

由于回转臂与固定平台相对位置的不固定使得模型存在不同的状态。

理论上应该对所有的状态进行振动模态分析从而得到所有的相对于不同状态下的固有频率和振型。

基于ANSYS Workbench的船用橡胶减振器振动优化设计叶文荣; 于忠杰; 陆子恒【期刊名称】《《中国修船》》【年(卷),期】2019(032)006【总页数】3页(P32-34)【关键词】减振橡胶; 优化设计; Pro/E; ANSYS Workbench; 谐响应分析【作者】叶文荣; 于忠杰; 陆子恒【作者单位】92601部队广东湛江524000【正文语种】中文【中图分类】U672船用减振器按材料不同可分为橡胶减振器、金属减振器、聚合物材料减振器等。

橡胶减振器由于具有滞后性、内摩擦特性、大阻尼、可自由确定形状等优点，减振及抗冲击性能良好，在船舶上的应用十分广泛。

对橡胶减振器的研究多数集中在减振性能、结构强度等方面[1-3]，关于减振器失稳的研究较少。

机械设备由弹性体支撑时，其运动有6个自由度(沿x、y、z轴平动及绕x、y、z轴转动)[4]，在各自由度方向上的刚度存在各向异性。

由于设备的垂向振动一般对船体振动及声辐射影响较大，如果只注重垂向的减振设计或过分追求减振性能影响而选用太软的橡胶，设备某一个方向的振动就可能超出标准阈值，即发生设备失稳。

过大的振动既加速了减振橡胶的疲劳及蠕变，又影响了机组的安全运行。

本文通过计算验证，优化后的减振装置振动响应大幅下降，提高了船舶主动力传动系统的稳定性与可靠性。

1 优化设计基本理论优化设计的基本原理是构建优化模型，利用解析函数求极值的方法，通过在满足设计条件要求下的迭代计算，求得目标函数的极值，从而得到最优设计方案。

优化问题的数学模型可表示为：(1)式中：f(x)为设计变量的目标函数；x为设计变量；gi(x)为状态变量函数。

设计变量为自变量，目标函数是设计变量的函数。

传统优化方法前提是目标函数及状态变量函数方程的建立，对于复杂结构来说，要想得出目标函数及状态变量的解析表达式是十分困难的，而有限元优化技术则对解决这类问题非常有效。

2 振动测试及有限元仿真建模某型船用主机中间支架是主机动力传动系统中的关键设备，安装在船舶主机与减速齿轮箱之间，上端通过滚动轴承联接主机高弹联轴器和万向联轴节，下端通过若干减振橡胶支撑在船体基座上，起到隔离高频振动和抗冲击的作用。