[发明专利]一种基于动力学的船舶动力轴系扭振疲劳参数拟合方法

权利要求书

1.一种基于动力学的船舶动力轴系扭振疲劳参数拟合方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据船舶动力轴系建立实验模型并根据所述实验模型建立动力轴系扭振疲劳函数，所述动力轴系扭振疲劳函数反应动力轴使用时间极限值和输入力矩波动率、转子不平衡特性的关系且所述动力轴系扭振疲劳函数中包括待定系数；

创建波动力矩曲线和调速力矩曲线，所述波动力矩曲线包括若干个波动力矩段，力矩在每个所述波动力矩段的时长内按照对应的波动率进行波动，所述调速力矩曲线包括若干个调速力矩段，力矩在每个所述调速力矩段的时长内为对应的恒定值；

在所述实验模型上施加不平衡质量块，并按照两种力矩曲线的曲线形式控制输入端的力矩，得到动力轴外表面一点的动态应力响应结果曲线；

根据所述实验模型的S-N曲线以及所述动力轴外表面一点的动态应力响应结果曲线得到动力轴外表面一点的动力轴使用时间极限值；

重复所述创建波动力矩曲线和调速力矩曲线的步骤，且每次实验的波动力矩曲线、调速力矩曲线和不平衡质量块的放置位置中的至少一个与其他实验中的不同，直到达到预定实验次数；

利用多次实验的激励参数及对应的动力轴使用时间极限值拟合得到所述动力轴系扭振疲劳函数中的待定系数，建立船舶动力轴系寿命模型，所述激励参数包括每次实验使用的波动力矩曲线、调速力矩曲线和不平衡质量块的放置位置；

在检测船舶动力轴系的寿命的工作过程中，采集所述船舶动力轴系的输入力矩波动率和转子不平衡特性并输入到所述船舶动力轴系寿命模型中得到动力轴使用时间极限值。

2.根据权利要求1所述的基于动力学的船舶动力轴系扭振疲劳参数拟合方法，其特征在于，所述动力轴系扭振疲劳函数的表达式为：

其中，f(x,y)＝lg(N_life)，N_life为动力轴使用时间极限值，a_i，a_j，a_(u,v)为待定系数，i、j、u、v为参数，max(i)、max(j)、max(u)、max(v)表示参数i、j、u、v所取得的最大值，x表示输入力矩波动率，y表示转子不平衡特性，计算公式分别为：

M表示电机力矩曲线的上下幅值范围，T表示电机额定力矩，m为转子质量，r为不平衡质量力到动力轴的距离，J为转子的转动惯量。

3.根据权利要求1所述的基于动力学的船舶动力轴系扭振疲劳参数拟合方法，其特征在于，

所述波动力矩曲线包括至少两个对应不同波动率的波动力矩段，各个波动力矩段对应的时长相等或不等，各个波动力矩段在时间上连续或不连续，且力矩在各个波动力矩段内的波动幅值不为0、波动均值为0；

所述调速力矩曲线包括对应的恒定值为0的调速力矩段、对应的恒定值大于0的调速力矩段、对应的恒定值小于0的调速力矩段。

4.根据权利要求1所述的基于动力学的船舶动力轴系扭振疲劳参数拟合方法，其特征在于，所述调速力矩曲线包括对应的恒定值为0的匀速段以及对应的恒定值不为0的非匀速段，则所述按照两种力矩曲线的曲线形式控制输入端的力矩，包括：

当所述调速力矩曲线的匀速段施加到所述实验模型的输入端时，在所述实验模型的输入端上施加所述波动力矩曲线；当所述调速力矩曲线的非匀速段施加到所述实验模型的输入端时，移除所述实验模型的输入端上的所述波动力矩曲线。