[发明专利]一种考虑排烟管热膨胀的柴油机隔振系统模态分析方法

说明书

本发明提供一种考虑排烟管热膨胀的柴油机隔振系统模态分析方法，通过隔振器静态加载实验，进行刚度测试，根据隔振器刚度迟滞回线，得出隔振器在受载荷下的刚度；然后，建立考虑排烟管在内的隔振系统三维模型；通过对隔振系统的模态实验与模态计算的相关性分析，修正约束刚度；确定排烟管的垂向刚度；估计得到排烟管径向刚度的取值范围，计算模态参数。本发明通过考虑了柴油机隔振系统的排烟管因热膨胀，导致了隔振系统与上层空间产生刚性约束。从而修正排烟管的刚度特性，将隔振系统模型进行优化，隔振系统模态分析结果更精确。

技术领域

本发明涉及的船舶柴油机领域，具体地说是一种考虑排烟管热膨胀的柴油机隔振系统模态分析方法。该方法主要应用于船舶柴油机模态分析领域。

背景技术

现有柴油机隔振系统的模态分析方法主要有计算分析与模态测试。模态测试是要求对已经投入使用的柴油机组进行测试，这不利于在研发阶段进行改进。但由于制造成本与周期的问题，会增加大量设计改进的时间。而模态计算由于周期短，成本低，因此在研发阶段是非常方便的。

准确地计算隔振系统的模态至关重要。目前在船舶领域，对隔振系统的固有特性计算，无论是单层隔振系统还是多层隔振系统，多刚体法这一传统方法应用的最广泛。在大多数的柴油机隔振系统设计当中，都是采用多刚体法对机组进行理论模态计算。依据隔振器的刚度大小和参考位置坐标，以及柴油机的质量和绕三个垂向的惯性矩，通过计算得出前6阶固有频率，以此来进一步判断隔振系统性能的优良，从而校核隔振器型号的选择。如2016年4月喻浩在《船舶工程》发表的《船用柴油发电机组的浮筏隔振及其效果分析》，作者依据多刚体法建立柴油机组模型时，没有考虑排烟管热膨胀产生的刚度约束对模态的影响。因此从多刚体法的基本理论可以了解，在依据多刚体法计算柴油机隔振系统固有特性时，没有考虑与整个机组连接的排烟管等刚度对固有特性的影响。由于排烟管的刚度影响，使得模态分析结果与实际测试得到的机组模态存在较大误差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种更加精确的，考虑排烟管热膨胀的柴油机隔振系统模态分析方法。

本发明的目的是这样实现的：

步骤一：通过隔振器静态加载实验，进行刚度测试，根据隔振器刚度迟滞回线，得出隔振器在受载荷下的刚度；

步骤二：建立隔振系统的三维模型；

所述的三维模型包括：柴油机模型、发电机组模型、排烟管模型、淡水管路模型、隔振器模型；

步骤三：通过对隔振系统的模态实验与模态计算的相关性分析，修正约束刚度；

步骤四：对排烟管垂向刚度的校核与调整，确定排烟管的垂向刚度；

步骤五：估计得到排烟管径向刚度的取值范围；

步骤六：利用步骤一得到的隔振器在受载荷下的刚度、步骤三得到的约束刚度、步骤四得到的排烟管的垂向刚度、步骤五得到的排烟管径向刚度的取值范围；构建柴油机隔振系统的刚度矩阵，计算得到柴油机隔振系统的模态参数；

所述的模态参数，包括固有频率、振型、模态质量、模态刚度、模态阻尼。

本发明还可以包括：

所述的静态加载实验的实施方法为，设定加载速度，对隔振器依次循环进行加载和卸载，得到载荷的位移曲线，通过计算位移曲线在相应载荷区的斜率，得到相应的静态刚度。加载和卸载的载荷范围设置为1-50KN，加载速度设置为2mm/min，循环次数为5。