[发明专利]一种复杂船舶推进轴系扭转振动特性分析方法

权利要求书

1.一种复杂船舶推进轴系扭转振动特性分析方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：测定复杂船舶推进轴系基本参数；

所述复杂船舶推进轴系基本参数包括：轴的半径和长度；附属机构相对轴的位置和质量；轴承相对轴的位置；

所述附属机构包括：齿轮箱、联轴器、曲柄连杆机构；

步骤二：结合边界条件求解复杂船舶推进轴系扭转自由振动的固有频率；

步骤三：利用步骤二中求解得到的固有频率，求解复杂船舶推进轴系扭转自由振动附属机构所在位置的振型和轴承所在位置的振型

步骤四：利用步骤三中得到的和分别求解步骤三中得到的固有频率所对应的复杂船舶推进轴系扭转自由振动的振型；表示第j个附属机构的位置，表示第i个轴承的位置；

步骤五：复杂船舶推进轴系运转，在轴上位置x＝x′处施加扭矩M(x′,t)，式中t表示施加力矩的时间；再计算F^-1(F(p,s))；s为复变量；

所涉及F^-1(F(p,s))为F(p,s)的傅里叶逆变换，其中F(p,s)由M(x′,t)先进行拉氏变换再进行傅里叶变换得到；

步骤六：结合边界条件，利用复杂船舶推进轴系在附属机构位置处的强迫振动振型和轴承处的强迫振动振型表示轴上位置x＝0处和x＝L处强迫振动角速度U′(L,s)和U′(0,s)；

步骤七：求解复杂船舶推进轴系扭转在附属机构位置处的强迫振动振型和轴承处的强迫振动振型

步骤八：求解复杂船舶推进轴系扭转强迫振动的振型U(x,s)；

步骤九：结合留数定理求解出复杂船舶推进轴系扭转强迫振动响应θ(x,t)。

2.如权利要求1所述的一种复杂船舶推进轴系扭转振动特性分析方法,其特征在于，所述复杂船舶推进轴系扭转自由振动的固有频率的计算表达式为

式中，s′为轴上附属机构个数，r为轴上轴承个数；J_j表示附属机构惯量的大小且j＝1,2,3,...,s′；K_i代表轴承的刚度且i＝1,2,3,...,r；表示第j个附属机构的位置，表示第i个轴承的位置；Y(0)是轴上x＝0处的角位移,Y′(0)是轴上x＝0处的角速度；Y(L)是x＝L处的角位移,L为轴的长度；ρ为轴的密度，ω为固有频率，G为剪切模量，I_p为截面的极惯性矩；x为轴上位移，H(·)为Heaviside函数。

3.如权利要求1所述的一种复杂船舶推进轴系扭转振动特性分析方法，其特征在于，所述复杂船舶推进轴系扭转自由振动的振型表达式为

式中，s′为轴上附属机构个数，r为轴上轴承个数；J_j表示附属机构惯量的大小且j＝1,2,3,...,s′；K_i代表轴承的刚度且i＝1,2,3,...,r；表示第j个附属机构的位置，表示第i个轴承的位置；Y(0)是轴上x＝0处的角位移,Y′(0)是轴上x＝0处的角速度；ρ为轴的密度，ω为固有频率，G为剪切模量，I_p为截面的极惯性矩；x为轴上位移，H(·)为Heaviside函数。

4.如权利要求1所述的一种复杂船舶推进轴系扭转振动特性分析方法,其特征在于，所涉及复杂船舶推进轴系扭转强迫振动的振型U(x,s)的表达式为

式中，e为指数常数；s为复变量；符号*代表卷积；s′为轴上附属机构个数，r为轴上轴承个数；J_j表示附属机构惯量的大小且j＝1,2,3,...,s′；K_i代表轴承的刚度且i＝1,2,3,...,r；表示第j个附属机构的位置，表示第i个轴承的位置；ρ为轴的密度，ω为固有频率，G为剪切模量，I_p为截面的极惯性矩；x为轴上位移。