上海交大结构所--船舶螺旋桨断叶强度分析.
螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知通过资料
螺旋桨推力计算模型根据船舶原理知通过资料螺旋桨是船舶的主要推进器件，它的淌水特性对船舶的推力性能具有重要影响。
螺旋桨推力计算模型可以根据船舶原理和相关资料提供有效的推力计算方法。
本文将从螺旋桨的基本原理、淌水特性以及推力计算模型等方面进行详细介绍。
一、螺旋桨的基本原理螺旋桨是船舶的主要推进器件，它由一系列螺旋线形成。
当螺旋桨旋转时，水流会被螺旋桨叶片推动并产生一定的反作用力，从而推进船舶前进。
螺旋桨的推力主要来自两个方面：剪切推力和反作用推力。
剪切推力是由于螺旋桨叶片在水中剪切水流所产生的，它与螺旋桨叶片弯曲及鼓波等因素有关；反作用推力是由于螺旋桨旋转所产生的反作用力，它与螺旋桨推进转速、直径和旋转方向等因素有关。
二、螺旋桨的淌水特性1.淌水流场螺旋桨在淌水过程中，会形成一定的淌水流场。
这个流场受到螺旋桨叶片形状、转速和船舶运动速度等因素的影响，它对螺旋桨推力的大小和方向有重要影响。
2.淌水损失由于螺旋桨叶片与水之间存在一定的摩擦和阻力，螺旋桨在淌水过程中会产生一定的淌水损失。
淌水损失会降低螺旋桨的效率，因此需要通过推力计算模型来准确估计淌水损失。
3.淌水性能参数为了描述螺旋桨的推力性能，可以引入一些淌水性能参数，如推力系数、功率系数和效率等。
这些参数可以通过实验和理论模型来确定，从而有效评估螺旋桨的推力性能。
三、螺旋桨推力计算模型为了准确计算螺旋桨的推力，研究者们提出了不同的推力计算模型。
这些模型主要基于流体动力学原理和大量实验资料，可以较为准确地估计螺旋桨的淌水特性和推力性能。
推力计算模型可以通过以下几个步骤进行：1.确定船舶参数首先，需要确定船舶的一些参数，如船舶的船体形状、质量、速度和运动状态等。
这些参数将用于计算螺旋桨的推力。
2.建立淌水流场模型根据螺旋桨叶片形状和转速等参数，可以建立螺旋桨的淌水流场模型。
这个模型可以通过数值计算方法或实验测试来确定。
3.计算推力系数和淌水损失根据淌水流场模型，可以计算螺旋桨的推力系数和淌水损失。
老师介绍
戴仰山哈尔滨工程大学教授，博士生导师。
曾任第十届～第十二届（1985-1994）届国际船舶与海洋工程结构会议（ISSC）技术委员会委员，任第二届～第五届（1985年～2002年）中国造船工程学会船舶力学委员会委员兼任载荷与响应学组组长。
长期从事船舶结构力学方面的教学和科研工作。
从“六五”开始连续承担多项重点预研项目的研究。
主要研究方向是船舶波浪载荷预报、结构可靠性能分析及船舶结构直接设计计算等。
获中国船舶工业总公司科技进步四项，在国内外学术刊物上发表论文三十余篇。
代表作有：《船舶在海浪中弯矩》、《Analysis of Wave Load Combination Inclu ding Slamming》、《对一个船体失败概率公式的讨论》等。
培养博士研究生6名。
纪卓尚教授。
男，1938年1月生，山东即墨人。
中共党员主要学历及工作经历:1957.09-1963.07大连工学院本科1963.09-1978.10大连工学院助教1978.11-1983.06大连工学院讲师1983.07-1987.06大连工学院副教授1987.07-今大连理工大学教授（博导）1988.01-1989.01在英国Strathclyde大学高级访问合作研究现任大连理工大学研究生院院长主要学术及社会兼职:中国造船工程学会理事《中国造船》编委辽宁省造船学会副理事长研究领域（研究课题）:船舶设计制造指导硕、博士生研究方向:船型论证及开发船舶CAD\CAM软件开发船体特种制造技术出版著作和论文:专著：《油船总体设计》教材：《船舶设计原理》《计算机辅助船舶设计》论文：《油船主尺度确定》《船舶设计中的一个适用混数规划方法》等100余篇科研成果及所受奖励:“船体外板水火加工技术研究”获2000年国家科技进步二等奖“油船初步设计系统”等项目分别获得省、部级奖共11项在读硕士、博士人数:15已毕业硕士博士人数:32金咸定[编辑本段]上海交通大学教授研究方向： 1.船舶与海洋工程结构的动力响应和控制，2.结构动力学个人简历：博士生导师。
船体结构断裂分析与控制
船舶是一个复杂的水上工程建筑物，随着海洋时代的到来，以及海上贸易的迅速发展，船舶作为重要的海上交通工具，逐渐向大型化、经济化方向发展，船舶的安全可靠性越来越受到人们的高度重视。
在船舶的破坏形式中，断裂是主要破坏形式之一，相关资料显示，因船体结构的断裂而引起的船舶事故已是屡见不鲜，在国内外均出现过船体断裂的事故，因此，为了保证船舶能很好地完成任务，船舶应具有良好的航行性能、工作性能，并具有一定的强度。
本文正是针对船体结构断裂的研究，主要从船体断裂原因分析，一般是由于脆性断裂，疲劳断裂和应力腐蚀断裂引起，尽量的避免船体断裂而引起的事故的发生，并制定措施来维护船体。
关键词：船体结构，断裂，焊接The ship is a complex water works building, along with the ocean era, and the rapid development of maritime trade, the ship as an important transportation means, gradually to large-scale development, economic direction, safety reliability of ship more attention. The failure forms of vessel, fracture is one of the main failure form, related data shows, the ship accidents caused by fracture of hull structure is It is often seen., both at home and abroad have hull fracture accident, therefore, in order to ensure that the ship can accomplish the task well, the ship should have navigation performance, good work performance, and has a certain strength. This paper is a study of hull structure fracture, the main fracture reason from hull classification, usually due to brittle fracture, caused fatigue fracture and stress corrosion cracking, how to avoid as far as possible the hull fracture caused by accidents, how to develop measures to maintain the hull.Key Words：Ship Structure,Fracture,Weld目录前言 (5)1 船体结构的认识 (6)1.1 船体的组成 (6)1.2 船体的焊接 (8)1.2.1船体结构的组成 (8)1.2.2 船体结构的焊接 (9)2 船体的强度及受力情况 (11)2.1 船体的强度 (11)2.2 船体的局部载荷和受力情况 (15)2.3 船体强度分析与计算 (16)3 船体结构的焊接工艺 (18)3.1 整体造船的焊接工艺 (18)3.2分段造船中的焊接工艺 (19)4 船体结构断裂的因素 (22)4.1船体结构脆性断裂 (22)4.1.1船体焊接结构对脆性断裂的影响 (22)4.1.2焊接结构制造工艺的特点对脆性断裂的影响 (24)4.2船体焊接结构疲劳断裂 (25)4.2.1应力集中的影响 (25)4.2.2材料性质的影响 (25)4.2.3残余应力的影响 (26)4.3焊接结构应力腐蚀断裂 (26)5 防止船体焊接结构断裂措施 (27)5.1防止焊接结构脆性断裂的途径 (27)5.1.1正确合理选用材料 (27)5.1.2采用合理的焊接结构设计 (27)5.1.3合理安排结构制造工艺 (28)5.2提高船体焊接结构疲劳强度的措施 (28)5.2.1降低应力集中 (29)5.2.2调整残余应力场 (29)5.2.3特殊保护措施 (29)5.3防止焊接结构产生应力腐蚀的措施 (29)5.3.1正确选材 (29)5.3.2合理的结构设计 (30)5.3.3消除和调节残余应力 (30)5.3.4控制电位—阴极和阳极保护 (30)5.3.5用镀层或涂层隔离环境 (30)5.3.6控制和改善环境 (30)结论 (31)致谢 (32)参考文献 (33)前言船舶产业作为未来世界经济的支柱产业之一，发展潜力非常巨大，世界船舶产业总产值逐年大幅上升。
船舶螺旋桨几起事故分析_王希民
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航海技术
船舶运转状况。最终从直布罗陀经苏伊士运河、马六 甲海峡安全抵达上海港卸货，总航程近１万ｎ ｍｉｌｅ。
（５）决定实施第二方案后，按最低要求从日本 订购整体螺旋桨，“东平”轮卸货后进上海船厂更换 已备好的螺旋桨。
总之，在处理船舶安全事故的过程中，既要保证 船舶和船员的安全，又要尽力减少经济损失，同时要 发挥公司管理人员和研究机构的综合能力。研究实施 方案时，更要重视航线、季节和气象，不能冒险。船 航行于海上必须保持不低于８ ｋｎ的安全航速。
三、螺旋桨事故的处理
Ａ船 该船是一艘尾机型中速主机带轴发电机和调距螺 旋桨的集装箱船。在２００１年３—４月间装完货从香港锚 地浮筒处起航。当时香港引航员和船长不知道螺旋桨 叶缠住浮筒底部的钢丝缆就动车，将浮筒压在船体下 方，同时将浮筒钢缆打断（钢缆直径约１００ ｍｍ），螺 旋桨和轴系受到巨大扭矩的冲击，造成螺旋桨、尾轴 承、轴封、推力轴承、变速齿轮箱严重损坏。在香港 船厂修船（进坞），螺旋桨、尾轴承、尾轴封从荷兰 Ｌｉｐｓ订购，齿轮箱从德国原厂家订购，直接损失约７３ 万欧元（折合人民币约６００万元），船期损失６个月。 这是一起很严重的螺旋桨事故，其教训是： １． 尾机型中速主机、螺旋桨出现事故，不仅损坏 螺旋桨本身，而且会牵连轴系和齿轮箱，在驾驶操作 上更应谨慎和细心。 ２． 按照船员职责，靠离泊位时，大副和木匠应负 责抛收锚和锚机，三副和水手长在船尾负责对舵和螺 旋桨的技术状况监督检查，他们应及时将情况报告 船长。 ３． 虽然该事故是按引航员指令操作而导致的，但 责任还是船长的，他应及时与引航员配合。 Ｂ船 “东平”轮在欧洲满载１４ ０００ ｔ货物返航，途中船 舶发生严重振动，按公司指示慢速就近驶向直布罗陀 港。经“直布罗陀水下修理服务公司”探测并水下拍 照，显示舵和船壳都正常，发现螺旋桨的第三叶片断 落（如图１所示）。经公司与船长多次电报研究，提
螺旋桨系统振动特性研究与优化
螺旋桨系统振动特性研究与优化引言：螺旋桨是推进器的核心组件，对于船舶、飞机或其他涉及水上、空中推进的工具而言，其振动特性的研究和优化至关重要。
振动过大不仅会增加噪音和能耗，还会对系统的稳定性产生负面影响。
因此，深入研究振动问题，并找到相应的优化方法，对于提高螺旋桨系统的性能至关重要。
振动特性分析：螺旋桨的振动主要来源于以下几个方面：一是叶片与流体的相互作用力；二是叶片的非均匀分布质量；三是叶片结构和连接部件的刚度和强度。
第一方面，由于叶片与流体的相互作用力，会产生涡脱离和涡脱层现象，从而引起螺旋桨的振动。
这个问题在船舶和飞机上尤为明显，因为在水中或空气中，流体与叶片的相互作用会产生较大的压力和气动力，进而引起振动。
第二方面，叶片的非均匀分布质量也会导致振动问题。
一些螺旋桨在生产过程中存在叶片重量分布不均匀的情况，这会导致螺旋桨在运行过程中出现不平衡，从而引起振动。
第三方面，螺旋桨的结构和连接部件的刚度和强度也会对振动产生影响。
如果螺旋桨的叶片材料选择不当，或者连接部件的刚度不够，都会导致螺旋桨的振动问题。
振动优化方法：针对螺旋桨系统的振动问题，可以采取一系列的优化方法来降低振动水平。
首先，通过减小叶片和流体的相互作用力，可以有效地减小振动问题。
这可以通过改善叶片的流线型设计和减小流体阻力来实现。
同时，可以对螺旋桨进行数值模拟和实验验证，找到合适的叶片形状和角度，以达到减小振动的效果。
其次，通过优化叶片的质量分布，可以减轻螺旋桨的不平衡现象，降低振动水平。
可以通过在叶片上添加适当的减重材料，或者在生产过程中对叶片进行精密加工，以实现叶片质量分布的均匀化。
第三，提高螺旋桨的结构和连接部件的刚度和强度，可以减小振动问题。
可采用更高强度的材料来制造螺旋桨的叶片和连接部件，或者通过加固连接部件的方式来提高整个系统的刚度。
这样可以有效地减少振动的发生。
结论：螺旋桨系统的振动特性研究和优化对于提高系统的性能和稳定性至关重要。
螺旋桨叶片的设计及其流场分析
螺旋桨叶片的设计及其流场分析1. 前言螺旋桨是利用叶片推力推进船只、飞机、水泵、风力发电机等工业制品的重要设备。
其中，螺旋桨叶片设计是螺旋桨性能的关键所在。
本文将从叶片几何设计、气动力学性能评价和流场分析三个方面探讨螺旋桨叶片的设计及其流场分析。
2. 叶片几何设计螺旋桨的叶片几何设计是决定螺旋桨转子效益和性能的决定因素。
传统叶片设计采用的是经验公式，其中根据两列参数选择 3 - 4 种叶片截面，然后在设计中选择捏合方法，使得获得的叶片弯曲与螺旋桨设计要求相匹配。
然而，时至今日，叶片设计观念已经更新，利用数值模拟等先进手段更为普及和成熟。
2.1 相关参数的选择叶片设计的第一步是选择相关参数，如螺距角、翼型、旋转升力系数等。
其中螺距角影响螺旋桨推力的大小，主要由水面速度和螺旋桨转速决定。
翼型是叶片弯曲形状的主要决定因素，可选择多种翼型。
旋转升力系数是衡量叶片能够产生多少升力的关键指标，在确定翼型后，需要基于旋转升力系数计算出最终的叶片干预。
2.2 叶片横断面的选用叶片的横断面方案是根据不同位置的流场和转速需求相应的采用。
具体而言，分为等弦长和可变弦长两种方案，前者会在叶片距离中心较远时将横断面上的弦长逐渐增加，以增加叶片弯曲度。
后者则不同，它采用一系列可以在构造中细化的截面，可以根据需要解决设计的问题。
3. 气动力学性能评价在完成叶片几何设计后，需要评估螺旋桨叶片的气动性能。
不同于翼型气动力评价中压力分布是较为关键的变量，螺旋桨叶片的推力更为重要，所以可以基于不分离的定常气体流动研究其性能。
3.1 基本性能参数评估叶片的效率和性能需要定义几个基本性能参数，如叶片推力系数$C_T$、叶片总阻力系数$C_d$ 和推力效率$\eta$。
其中，$C_T$ 系数是衡量螺旋桨推力产生效率的指标，定义为螺距推力与叶片前缘宽度平方比值。
$C_d$ 系数是指叶片阻力与叶片产生的推力之比，衡量叶片阻力影响力。
3.2 气动力学特征在完成基本性能参数的评估后，可以开始研究叶片的气动力学特征。
螺栓断裂分析报告
高强度螺栓断裂分析曾振鹏(上海交通大学高温材料及高温测试教育部重点实验室，上海200030)摘要:采用断口分析、金相检验和硬度测定等方法，对高强度螺栓断裂原因进行了分析。
断口分析结果表明，断口平坦，呈放射状花样，微观形态主要为准解理花样，表明螺栓的断裂是脆性断裂;同时发现，在断口附近还存在横向内裂纹，内裂纹的断口形态与断裂断口一样。
金相分析表明，材料棒中存在严重的中心碳偏析，而中心碳偏析是引起断裂的主要原因。
关键词:高强度螺栓;准解理;横向内裂纹;中心碳偏析某厂生产的一批规格为M30×160mm的高强度大六角头螺栓，在进行验收试验时发生断裂。
螺栓材料为35CrMoA，采用常规工艺生产，硬度要求为35～39HRC。
1 检验1.1 材料的化学成分用VD25直读光谱仪进行了材料化学成分分析，分析结果(质量分数)列于表1。
从表1可以看出，材料的化学成分符合标准要求。
1.2 硬度测定硬度测定结果列于表2。
由表可见，螺栓材料硬度虽符合技术要求，但已接近上限。
1.3 材料的显微组织(1)在抛光态下，可见材料中含有较严重的夹杂物，其形态、分布见图1。
对照标准[2]，夹杂物级别为3～4级。
图1 夹杂物形态及分布状况100×图2 螺栓的显微组织280×4%硝酸酒精溶液侵蚀(2)显微组织见图2。
组织为回火马氏体+粒状贝氏体，并有少量铁素体。
从图2可明显看出，组织中存在严重偏析，出现回火马氏体和粒状贝氏体带，致使显微组织不均匀，而且在回火马氏体带中存在MnS夹杂。
对样品螺纹根部附近的组织进行了观察，未发现脱碳现象。
1.4 断口分析(1)图3a为断口的宏观形貌，断口较平坦，表面呈灰色，有明显的撕裂脊，呈放射状花样，放射线从中心向四周发射。
表明裂纹先在中心形成，然后向外扩展。
当裂纹扩展至整个横截面时，螺栓断裂。
图3 断口的宏观形貌图4 断口微观形貌(2)断口的微观形态基本上以准解理花样为主，还有一些二次裂纹，如图4所示。
上海交大船舶海洋工程专业历年考研结构力学试题
qE,IE,Iml l lAE,2I 图 1试题名称::船舶构造力学(杆系与板的弯曲及稳定性)一.解释以下名词(15 分) (1) 梁弯曲的极限弯矩 (2) 约束扭转 (3) 柔性系数(4)切线模数(5)虚位移原理二.图 1 中的连续梁假设用力法求解,有几个未知数,它们是列出必需的方程式,不需求解.(15 分)三.图 2 中的不行动节点刚架,用位移法求解,有几个未知数,它们是假设已求得此刚架2 节点的转角为θ = -ql 3 ,计算出此刚架中杆1-2 的端点弯矩M 及M ,并画出此杆的弯矩图.(15 分)2120EI12 213 1E,I 2E,I图 2E,I4AEILa E,i图 3 l四.一根穿插构件之板架(图3),在A 点受集中力P 作用,画出此板架的穿插构件作为弹性根底梁的计算图形.求出弹性根底梁的弹性根底刚度及梁上的荷重.(12 分)五.图4 中压杆左端刚性固定,右端的边界状况是:x方向无约束,y方向能移动,但不能发生转动. 试选取适当的基函数后,用里兹法计算此杆的拉力.(12 分)qmO2zxP1b3ay4 EI图 5六.图 5 中之矩形平板,三边自由支持在刚性支座上,第四边支持在一根刚度为 EI 的梁上,板边2 受分布外力矩 m,板厚为 t,材料弹性模数为 E,板中点受一集中力 P 作用,试选择一个满足此板四边位移边界条件的基函数,并写出此板的力函数式子.(11 分)七.图 6 之穿插梁系,l 21= l 23= l 24 = l 25= l ,材料刚度均为 EI,2 处受一集中力 P 作用,且梁1-3 上作用一力矩m=0.1P l ,用位移法求出 2 点挠度,并画出 1-3 弯矩.(4-5 扭转不计)(10 分)T E, Ixl 2ly图 4xaay图 7八.用双三角级数解图 7 中四周自由支持在刚性支座上受均布荷重q 作用的正方形板的中点挠度.板的边长为 a,厚度为 t,材料的弹性模数为 E,板的弯曲微分方程式为 D ▽2▽2ω =q.(D 为弯曲刚度)(10 分)5P13m24图 6试题名称::船舶构造力学(杆系与板的弯曲及稳定性)一. 问答题(15 分)1. 何谓力法,何谓位移法,各有何优劣?2. 何谓应变能,何谓余能,有何区分?3. 表达板弯曲时的根本假定.4. 何谓刚性板,柔性板,正交异性板?5. 为什么在压杆失稳时只能求出失稳时的临界力,而不能确定失稳时的变形值? 二. 画出下面两个单跨梁的弯矩图及剪力图.(16 分) 图 2 中的梁在仅受三角形分布荷重时的最大弯矩值为0.0642q l 2 ,发生在距梁左端0.577 l 处.三．在图 2 中梁的截面为工字钢,尺寸如图 3,试指出此梁的最大正应力和最大剪应力所在截面,并分别算出该截面上的正应力及剪应力分布及数值.(14 分)Al 2Pl 2P = 2kN , q = 1kN / m l = 2m , A = 1cm / kN图 1图 2lMM21qM = 0.8kN ⋅ m , M 12= 0.5kN ⋅ mq = 3kN / m , l = 1.6mq四.试用位移法解图 4 中的简单刚架,列出必需的方程式,不必求解算出结果.:刚架中杆 1-2,2-3,2-4 的长度均为l ,截面惯性矩均为I.(12 分)注(1)两端刚性固定梁,受均布荷重q 时的固端弯矩值为ql 212 .Pl (2)两端刚性固定梁,在跨中受集中力P 时的固端弯矩值为 8.( l 为梁长)五.试用 Ritz 法求解四周自由支持的刚性板的弯曲(图 5),板厚为 t,板的弯曲刚度为 D,板在 C 点处作用一集中力矩m,,计算时级数取一项.(15 分)3qP1l 224图 4图 3100161220016100x六.四周自由支持的刚性板,单向受压(图 6),板厚为t,板的弯曲刚度为D,边长比a/b=3,试求: (1)板失稳时的临界应力.(2)板失稳时的外形,沿x 方向及y 方向的半波数.(15 分)七.图7 中之桁架构造,受集中力P 作用而变形,设材料的应力-应变关系为σ=β ,试求出此构造的应变能及余能.两杆长度均为l,断面积均为A.(13 分)σxbσxa图 6yzOξxηmC by az图 5ε4545P图7θ1θ2EIx1∆2yL 图 1上海交通大学一九九二年争论生入学考试试题试题名称: 船舶构造力学(杆系与板的弯曲及稳定性) 留意:本试卷共有六大题。
船舶与海洋工程结构设计课程设计 上海交大
船舶与海洋工程结构设计课程设计上海交大上海交通大学的船舶与海洋工程结构设计课程是本科生学习的重要科目，旨在为学生提供全面的海洋工程结构设计的基础知识与技能。
本课程基于船舶与海洋工程结构设计领域的前沿研究进行实践性教学，以高度全面的海洋工程结构设计理论与实践技能为学生提供优质的教育服务，从而使学生具备船舶结构设计实践的能力。
本课程的特色在于采用系统的实验室活动和教学模式，使学生能够针对现实中的实际问题提出解决方案，学习船舶结构设计的基本原理与基础知识。
首先，学生将学习船舶和海洋结构体系的设计方法、基础技术、材料选择与测试等基本内容。
然后，学生还将学习做爆炸物与振动减振相关的内容，以及船舶结构力学理论、抗结构变形理论与结构强度分析方法等内容。
最后，学生还将学习涉及计算机辅助分析的原理与应用，以及船舶多维度的数值模拟优化等研究方法。
另外，本课程还重视学生在社会实践方面的能力培养，改善学生所形成的就业竞争性优势。
首先，为学生提供实习机会，以便学生从实践中学习船舶结构设计的知识与技能。
其次，鼓励学生参与社会实践活动，积极参与社会服务类的论文、报告等学术活动。
最后，提供船舶结构设计仿真技术，与企业联系及实践培养，为学生的就业预备的知识和技能。
本课程的教学内容广泛，教学方法先进，通过多媒体技术、课堂授课、讨论研讨、实验室练习、实习实践等形式，充分让学生体验到实际工程结构设计过程中的综合性思维与创新能力，提升船舶结构设计的技术能力，为学生获得海洋工程结构设计的专业知识、实践技能以及创新能力打好基础。
上海交通大学的船舶与海洋工程结构设计课程设计旨在教育学生熟悉船舶及海洋工程结构设计理论，培养学生运用相关知识解决实际结构设计问题的能力，以及开展研究工作和学术交流的能力，为国家和社会发展做出贡献。
经过上述介绍，可以看出，上海交通大学的船舶与海洋工程结构设计课程设计凝聚着船舶及海洋工程结构设计理论研究的前沿思想，以实践操作性强、技术特色鲜明的综合教学模式，使学生充分地学习到海洋工程结构设计的理论基础和实践技能，并在实习实践过程中，为社会建设和发展做出重要贡献。
船舶螺旋桨原理
船舶螺旋桨原理
船舶螺旋桨是船舶推进系统中的关键组件，其原理基于流体动力学和牛顿第三定律。
船舶螺旋桨的核心原理是通过旋转产生的离散被称为螺旋线的叶片，将水流动能转化为推力。
具体而言，当船舶螺旋桨旋转时，叶片会在传动力的作用下以螺旋形状切割水流，将水流动能转变为受力的水动力。
根据牛顿第三定律，当螺旋桨将水推向后方时，水会以相等且相反的力推回螺旋桨。
这种相互作用力的平衡使得船舶螺旋桨能够产生推力，并推动船舶前进。
船舶螺旋桨的效率与多个因素相关。
其中，螺旋桨的叶片形状、叶片的角度和叶片的数量是决定螺旋桨效率的重要因素。
叶片的形状和角度会影响水流的切割和受力情况，从而影响推力的大小和方向。
同时，螺旋桨的数量也会影响推进效率，多个螺旋桨可以提高推力和机动性。
此外，船舶螺旋桨的旋转速度也会影响推进效果。
过高或过低的旋转速度都会降低螺旋桨的效率，因此需要根据船舶的实际情况调整旋转速度。
总的来说，船舶螺旋桨原理是利用螺旋形状切割水流，将水动能转化为推力的过程。
根据牛顿第三定律，推力的同时也会产生反作用力，使得船舶得以前进。
螺旋桨的叶片形状、角度、数量和旋转速度等因素都会影响螺旋桨的效率和推进功率。
点亮大飞机梦的创新精神
点亮大飞机梦的创新精神作者：庄敏林喆来源：《大飞机》2017年第09期纵观人类历史发展的漫漫征途，创新，犹如黑暗中前进的火把，引领着人类文明不断走向光明。
今天，无论是德国工业4.0、美国先进制造业伙伴计划还是《中国制造2025》，核心都是用创新技术推进制造业转型升级，抢占信息化时代制造业价值链的最高端。
长期以来，航空工业作为高端、复杂制造业的代表，是世界工业技术发展的领跑者。
以波音、空客为代表的民用飞机制造商早已在这场科技变革中摩拳擦掌。
对此，中国商飞公司董事长贺东风表示，中国商飞公司作为民用飞机市场的后来者，在这场科技革命的浪潮中，更加渴望进步和成长，渴望向同行学习、向专业人士学习、向大学学习、向科研机构学习，在成长中憧憬未来。
在此背景下，9月初，由中国商飞公司、上海交通大学、英国爱丁堡大学共同举办的第一届COMAC国际科技创新周在上海拉开帷幕。
为期5天的创新周活动，围绕人工智能、大数据、智能制造等前沿技术开展了18场技术研讨、6场合作对接，形成了21个专题报告，签署了4份校企合作备忘录与协议，达成24项合作意向。
主办方希望以此次活动为契机，打造一个全球科技合作平台，一同探寻“交流基础科学，探索前沿合作，解决疑难问题，促进创新合作”的新路径，共同开启校企合作的新篇章。
吸引眼球的新技术在国际科技创新周活动首日，C919飞机总设计师吴光辉为大家带来了一场名为“未来民机技术展望”的精彩主旨发言。
在发言中，吴光辉表示，未来20年中国市场预计将交付6865架新飞机，占全球新交付飞机数量的17%～20%。
到2025年，以中国作为始发地或目的地以及在中国境内旅行的乘客数量相比2016年将增长近一倍，从4.87亿人次增长至9.27亿人次，到2035年将达到13亿人次。
相比之下，美国乘客数量到2025年将从2016年的6.57亿人次增至9.04亿人次。
届时，中国将超越美国，成为全球最大的航空运输市场。
庞大的市场需求给飞机制造商带来巨大商机的同时，也对新一代民用飞机提出了更高的要求。
螺旋桨推进力学分析及优化设计
螺旋桨推进力学分析及优化设计导语：螺旋桨作为船舶和飞机等交通工具的关键部件，其推进力学分析和优化设计对于提高交通工具的性能至关重要。
本文将对螺旋桨的推进力学进行深入探讨，并提出一些优化设计的思路。
一、螺旋桨的工作原理螺旋桨是通过旋转产生推力，从而推动交通工具前进。
其工作原理可以简单概括为流体力学中的牛顿第三定律：每个动作都有一个相等且反向的反作用力。
当螺旋桨旋转时，它将水或空气推向后方，而反作用力则将船舶或飞机向前推进。
二、螺旋桨的推进力学分析1. 推进效率推进效率是衡量螺旋桨性能的关键指标。
推进效率取决于螺旋桨的推力和功率之间的比值。
理想情况下，推进效率应该接近100%，即所有输入的能量都被转化为推进力。
然而，在实际应用中，由于流体的粘性和其他损耗，推进效率往往低于理想值。
2. 推力的产生螺旋桨产生推力的原理是通过改变流体的动量来实现的。
当螺旋桨旋转时，它将流体加速并改变其动量方向，从而产生推力。
推力的大小取决于螺旋桨的旋转速度、叶片的形状和数量，以及流体的密度和速度等因素。
3. 水动力学效应在水中运行的船舶螺旋桨面临着水动力学效应的挑战。
例如，螺旋桨叶片周围的水流会形成旋涡，这会导致推进效率的降低。
此外，螺旋桨叶片与水的相互作用还会产生噪音和振动等问题。
因此，在螺旋桨的优化设计中，需要考虑如何减小水动力学效应对推进效率的影响。
三、螺旋桨的优化设计思路1. 叶片形状的优化螺旋桨叶片的形状对于推进效率具有重要影响。
通过优化叶片的几何形状，可以减小水动力学效应，提高推进效率。
例如，采用更加流线型的叶片形状可以减小阻力，提高推进效率。
2. 叶片材料的选择叶片材料的选择也对螺旋桨性能有着重要影响。
优质的材料可以提高螺旋桨的强度和耐久性，减小振动和噪音。
同时，材料的轻量化也可以降低螺旋桨的重量，提高推进效率。
3. 流体力学模拟与实验验证为了更好地理解螺旋桨的推进力学，可以借助流体力学模拟和实验验证的方法。
大型舰船用螺旋桨铜合金铸件的组织结构和力学性能研究
大型舰船用螺旋桨铜合金铸件的组织结构和力学性能研究随着航海技术的不断发展和舰船规模的增大，大型舰船螺旋桨铜合金铸件的研究显得越来越重要。
螺旋桨铜合金铸件是舰船的关键组成部分，对舰船的航行性能和安全性起着至关重要的作用。
本文将对大型舰船用螺旋桨铜合金铸件的组织结构和力学性能进行详细研究。
首先，让我们先了解一下螺旋桨铜合金铸件的组织结构。
螺旋桨铜合金铸件主要由铜、锰、铝、锌等元素组成，同时掺入一定比例的硅、镍等元素，以提高合金的性能。
其组织结构主要由α-铜基体和分散在基体中的各种相组成。
这些相包括γ'相、δ相、η'相等。
研究表明，合金中的这些相能够显著改善合金的耐磨性、耐腐蚀性和抗疲劳性能等，从而提高螺旋桨铜合金铸件的使用寿命和性能。
其次，我们需要探究螺旋桨铜合金铸件的力学性能。
力学性能是评价螺旋桨铜合金铸件性能优劣的重要指标之一。
常见的力学性能指标包括抗拉强度、屈服强度、断裂韧性等。
研究发现，合金中的各种相对力学性能具有显著的影响。
例如，γ'相的加入可以显著提高合金的屈服强度；δ相的分布状态能够影响合金的断裂韧性。
因此，合理调控合金的组织结构以及相的形貌和分布对于提高螺旋桨铜合金铸件的力学性能具有重要作用。
此外，螺旋桨铜合金铸件的结构设计也是研究的重点之一。
不同的结构设计对螺旋桨铜合金铸件的性能有着重要的影响。
研究表明，采用合理的几何形状和比例设计能够提高铸件的强度和刚度，降低应力集中，从而使铸件具有更好的耐疲劳性能和抗振性能。
此外，还可以通过改变铸件的厚度、宽度等参数来优化铸件的结构，以提高其力学性能。
因此，在螺旋桨铜合金铸件的设计中，需要综合考虑材料性能和结构设计的因素，以实现最佳的性能和效果。
最后，我们需要从实验和数值模拟两个方面进行研究。
实验是验证理论的重要手段，通过对不同组织结构螺旋桨铜合金铸件进行拉伸、压缩、冲击等力学性能测试，可以获取实验数据，并通过统计学分析方法来得出结论。
船舶螺旋桨故障诊断技术初探
船舶螺旋桨故障诊断技术初探摘要：船舶导管螺旋桨；故障诊断应用关键词：压力波形；压力频谱检测分析随着长江航道大建设大发展的步伐加快，航道工作船是长江上的先行者。
船舶螺旋桨浆叶折断的故障比较常见，其材料的性能、铸件质量、工作情况、使用环境、设计结构等方面可以导致浆叶的断裂。
船舶是在水域里航行的，如果螺旋桨碰到漂浮物、浮冰等也会发生意外，导致其断裂，进而造成推进装置的损坏。
所以对螺旋桨的检测和故障诊断是十分重要的。
1.船舶螺旋桨故障诊断技术1.1螺旋桨故障诊断系统螺旋桨故障诊断系统是由大量的数据和信息组合而成的，通过综合分析判断，确定出故障的原因，以此得出诊断结论，最后提出解决措施。
在螺旋桨运行时，其设备监控系统会获取稳定数据、瞬态数据、以及过程参数、运行状态等信息进行记录。
在此基础上，通过信号分析和数据处理提取特有的故障征兆及故障敏感参数等，在进行综合的故障诊断。
其故障诊断的前提是状态检测以及信号处理。
信号处理是对传感器得到的原始数据进行转换和储存。
检测系统获得的信号在进行分析前，需要对先其进行处理，因为其获得的信号源有大量的噪音信息，要进行减噪及滤波处理，再储存获得的信号源，从而进一步的进行故障诊断分析处理。
1.2 CFD螺旋桨故障诊断原理为了提高船舶螺旋桨故障诊断关键技术的应用效率，计算机流体力学（CFD）已被广泛的使用在此诊断技术上[1]。
CFD主要是通过数值模拟手段，以实现故障诊断中的状态监测和信号处理的环节，而螺旋桨状态检测不再使用传感器以及信号采集进行故障的预测。
以CFD进行数值的模拟计算时，其数字计算模式可以看做是理想传感器所采用的信号，和普通的传感器所采集的信号相比较，其没有噪信号，因此在处理环节上方便了很多，那么只需要对故障产生的机理以及故障诊断技术方面进行研究和处理。
这是在故障诊断技术上采用CFD计算数字模拟的一个优势。
为了提高故障诊断的准确性和故障诊断效率，可以根据螺旋桨桨叶不同时间段以及不同的工作状况，CFD对其进行数值模拟计算来红的不同的信号，再通过信号的对比，分析，再对得到诊断结果进行指导工程应用。
风电机组桨叶螺栓断裂失效原因分析
风电机组桨叶螺栓断裂失效原因分析应华冬;何俊尉;何国栋;周晓亮【摘要】某风电机组的桨叶螺栓频繁发生断裂,给机组的正常运行带来很大危害.通过在叶根螺栓处加装预紧力监测系统,实时采集螺栓在运行过程中的载荷数据.通过对应力幅等数据分析并结合仿真结果,对螺栓断裂原因进行了分析,初步判断出螺栓断裂是由于疲劳造成的,并给出了改进意见.【期刊名称】《装备制造技术》【年(卷),期】2017(000)012【总页数】4页(P203-206)【关键词】预紧力监测;螺栓;应力幅;疲劳【作者】应华冬;何俊尉;何国栋;周晓亮【作者单位】浙江运达风电股份有限公司风力发电系统国家重点实验室,浙江杭州310012;浙江运达风电股份有限公司风力发电系统国家重点实验室,浙江杭州310012;浙江运达风电股份有限公司风力发电系统国家重点实验室,浙江杭州310012;浙江运达风电股份有限公司风力发电系统国家重点实验室,浙江杭州310012【正文语种】中文【中图分类】TH131.3风力发电机组是高效清洁的能源，截止目前我国已投入运行的风机超过7万台，整机厂商20多家。
目前风电场由最早的三北地区，已移到东、南部地区，该地区以山地为主，属于低风速地区，因此需要更大的风轮直径来捕获风能，提高经济效益，例如1.5 MW机组由70、77、82直到93.这也意味着机组载荷不断增大，安全裕度进一步缩小，在这个过程中机组出现问题的概率随之增大，随着时间的推移，一些问题开始暴露出来，比如螺栓断裂问题。
风电机组所有的部件都是通过螺栓将其组成一个整体，例如桨叶与变桨轴承、变桨轴承与轮毂、轮毂与主轴、机舱与塔筒、塔筒与基础之间都是通过螺栓连接的，螺栓失效问题直接关系到整机的可靠性和安全性。
据了解，目前国内外不少整机厂商在风电机组的螺栓连接上出现失效并引发严重的事故，例如某国外机组因为塔架连接螺栓失效而倒塔。
本文以某机组桨叶螺栓断裂为对象，通过对螺栓断口进行金相分析、力学分析，初步定性分析出螺栓断裂原因；再在螺栓位置处加装预紧力监测装置，实时采集数据，对螺栓受载进行定量分析；结合定性和定量分析结果，找出螺栓失效原因。
航空发动机强度与振动课程教学大纲-上海交通大学航空航天学院
《航空发动机强度与振动》课程教学大纲课程基本信息（Course Information）课程代码（Course Code）AV432*学时（Credit Hours）48*学分（Credits）3*课程名称（Course Name）（中文）航空发动机强度与振动（英文）Structural Strength and Vibration of Aircraft Engines课程性质(Course Type)专业选修类授课对象（Audience）本科大三下学期授课语言(Language of Instruction)中文*开课院系（School）航空航天学院先修课程（Prerequisite）工程热力学、空气动力学、推进原理授课教师（Instructor）课程网址(Course Webpage)*课程简介（Description）本课程是航空航天学院的专业选修课。
主要讲授包括：航空发动机结构强度、振动的基础理论和方法；航空发动机叶片强度、轮盘强度、叶片振动、转子动力特性、转子平衡、整机振动和疲劳强度的基本概念、基础理论和分析方法；航空发动机强度与振动的设计准则和一般规律；航空发动机强度与振动测试技术。
通过本课程的学习，使学生掌握航空发动机部件及总体的强度与振动基本概念和分析方法、把握航空发动机结构强度的设计思想、初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机强度与振动实际问题的能力。
*课程简介（Description）This course is a specialized elective course of the School of Aeronautics and Astronautics. Major lectures include: the theory and methods of the structural strength and vibration of aircraft engines; the basic concepts, theory, and methods of the blade strength, wheel strength, blade vibration, dynamic characteristics of rotor, rotor balancing, body vibration and fatigue strength analysis; strength and vibration of aero-engine design criteria and general rules; the experimental technology of strength and vibration tests.Through this course, students will master the basic concept and analysis method of structural strength and vibration of the pieces and overall aircraft engine, grasp the structural strength of aircraft engine design, preliminary master structural strength design method of aircraft engine, grasp the ability of analysis and solving the structural strength and vibration of aircraft engines in the practice.课程教学大纲（course syllabus）*学习目标(Learning Outcomes) 通过本课程的学习，使学生掌握航空燃气涡轮发动机典型结构件及其组合件的强度与振动基本概念和分析方法；培养学生将实际问题抽象为分析模型的能力，掌握力学基本理论、数学方法的具体应用；把握航空发动机结构强度的设计思想，初步掌握航空发动机结构强度设计方法，培养学生分析、处理航空发动机结构件及其组合件强度与振动实际问题的能力。
船舶螺旋桨的损坏的报告
船舶螺旋桨的损坏的报告摘要：本报告详细描述了船舶螺旋桨的损坏情况，包括损坏的原因、损坏程度以及对船舶航行和性能的影响。
报告中还提供了损坏螺旋桨的修理措施和预防建议。
一、引言二、损坏原因经过检查和分析，船舶螺旋桨的损坏原因主要有以下几点：1.碰撞损坏：航行中与其他船只或其他海洋障碍物的碰撞会导致螺旋桨叶片出现磨损、碎裂或变形等损坏情况。
2.腐蚀磨损：螺旋桨长期暴露在海水中，会导致叶片上的涂层受到腐蚀和磨损，进而影响螺旋桨的顺畅旋转。
3.材料疲劳：船舶螺旋桨由金属材料制成，长时间的使用和负荷会导致金属疲劳，从而引发裂纹和断裂。
4.操作失误：船员在操作过程中可能会疏忽或失误，造成螺旋桨损坏。
三、损坏程度经过评估，船舶螺旋桨的损坏程度分为轻微、中等和严重三个等级。
轻微损坏仅限于表面磨损和划痕，对船舶的性能影响较小。
中等损坏会导致叶片变形或部分断裂，对航行产生明显影响。
严重损坏则可能使整个螺旋桨叶片完全断裂，直接导致船只无法航行。
四、对船舶航行和性能的影响螺旋桨的损坏对船舶的航行能力和性能产生直接的影响。
损坏的螺旋桨会导致以下问题：1.减少推进力：损坏的螺旋桨叶片会降低推进力，使得船舶前进速度减慢，从而影响船舶运输效率。
2.方向控制困难：螺旋桨损坏后，船舶的方向操控将变得困难，增加了船舶与其他船只及障碍物碰撞的风险。
3.振动和噪音增加：损坏的螺旋桨会引发船舶的振动和噪音，影响船员的工作环境和船舶设备的寿命。
五、修理措施根据螺旋桨的损坏程度和具体情况，采取以下修理措施：1.轻微损坏：对于轻微损坏，可以通过喷涂磨损涂料或使用填补剂修复叶片表面磨损和划痕。
2.中等损坏：对于中等损坏，需要进行叶片的修复或更换。
修复可以采用焊接等方法，如果修复效果不佳，则需要更换损坏叶片。
3.严重损坏：严重损坏的螺旋桨叶片需要更换整个螺旋桨。
同时，还需要对船舶其他相关部件进行检查和修理，以确保整个系统的协调运行。
六、预防建议为了防止船舶螺旋桨的损坏，可以采取以下预防措施：1.加装防碰撞装置：在螺旋桨周围加装防碰撞装置，可以减少碰撞造成的损坏。
海上某6.45兆瓦机组叶片螺栓脱落原因刨析
海上某6.45兆瓦机组叶片螺栓脱落原因刨析摘要：本文从某台海上大兆瓦机组叶片螺栓脱落事件出发，通过对现场螺栓力矩校验、脱落螺栓化学成分分析、机械性能检测，并对其受力模型进行分析。
结果表明：脱落螺栓化学成分和机械性能均符合国家标准，除脱落螺栓外，其余叶片螺栓也存在螺栓欠力矩情况，结合现场实际，判断螺栓脱落原因为机组施工过程中存在螺栓欠打力矩情况，从而导致机组长时间运行后叶片螺栓脱落。
关键词：螺栓脱落预紧力衰减力矩校验一、问题背景某海上机组在并网运行2832小时后发生1#叶片 2 根螺栓脱出现象，左右相邻的各 2 根螺栓受压变形，一颗螺栓被弯曲螺栓划伤，该机组叶片螺栓数量为144颗，螺栓型号为M36X665mm，螺栓规格和现场照片如图1所示。
图1：螺栓脱出现场照片对该叶片螺栓自0度位置向 90度方向顺时针进行逐个编号和全面排查，使用液压拉伸器按照 420kN 的预紧力要求检查该机组所有叶片螺栓预紧力情况，确认螺栓连接防松动标记线是否与预紧力存在偏差，经检查1#叶片螺栓编号10、50、71、85、89、90、91、107、112、114、115、116、127、128、129、130、131、139、140、141#孔位螺栓位移为20°-30°,51、52、53、54、69 号孔位位移大约为40°-50°，其余螺栓无松动；2#叶片螺栓预紧力检查51、56、57、58、59、63、64、71、72、73、80#孔位位移大约为30°-40°，其余螺栓无位移；3#叶片螺栓预紧力检查46、69#孔位位移大约为20°-30°，73、89、91#孔位位移大约为10°-20°，其余螺栓无明显位移。
二、问题原因刨析（一）1#叶片弯曲螺栓及螺孔内横向螺母分析该问题螺栓呈现弯曲状态螺栓弯曲是由于螺栓滑出与其他部件干涉导致，螺栓与圆螺母连接的螺栓状态完好（未发生疲劳断裂），说明不涉及螺栓连接强度问题。
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船舶螺旋桨断叶强度分析祁玉荣金咸定
上海交通大学结构力学研究所
船舶螺旋桨断叶强度分析
Strength Analysis of Ship Propeller
祁玉荣金咸定
(上海交通大学结构力学研究所
摘要 :螺旋桨的断叶强度直接影响着船舶的生命力, 本文采用有限元方法, 结合MSC.Patran 、 MSC.Nastran 计算软件,建立有限元模型,对船舶的艉部螺旋桨的断叶强度进行计算,校核其强度要求,并阐述船舶艉部的力学特性。
关键词 :螺旋桨, MSC.Patran , MSC.Nastran ,有限元,强度
Abstract:strength of ship propeller has an important effect on the life of whole ship, adopting the finite element method in this paper ,combining calculated MSC.Patran 、MSC.Nastran software, establishing FEM modal, the strength of ship propeller has been calculated, and the need for strength has been checked. The mechanical character of ship tail is exposed.
Key words: propeller, MSC.Patran, MSC.Nastran, FEM, strength
1. 前言
船舶艉部装载着系统的推力装置,是船体系统的一个重要组成部分,它包括有三层甲板,船底外板,柱子结构,动力设备,主机输出设备,各个肋位的横、纵舱臂,以及沿肋位分布龙骨、肋骨和横梁,推力轴承到螺旋桨之间的传动轴以及支撑轴的单、双臂支架。
我国标准对水面船舶艉轴架有着严格的参数规范,但随着技术的不断的进步和国外船舶的引进, 每条船的设计有着很大的差异, 尽管历年来相应的规范都有了
不断的更新, 但旧的规范对于新型船舶没有跟上步伐, 考虑通过对某船做详细的结构力学特性分析, 并以此对现行规范提出部分改进意见。
本文重点研究某船的艉轴架部分的振动冲击力学特性, 结合船舶力学知识和现有有限元仿真计算(CAE 软件,根据我国现行规范,通过对某船艉轴架进行结构刚度、断叶强度和振动冲击响应的计算, 求得艉轴架系统的固有频率和固有振型, 分析研究冲击质量和位移响应加速度的对应关系, 为结构设计和特性指标校核提供技术支持, 并为进一步分析和修正标准对于船舶艉轴架的相关规定提供依据。
本计算的依据为某船艉部结构图,尾部结构设计的有关图纸见附图。
有关的艉部机械设备的布置范围、设备的重量和其它附件的重量数据 , 也都取自相应的计算和说明。
艉部结构的相应区间起止为从 169#肋位——225#肋位,沿船长方向为 28米。
其中包括有相应位置的设备。
2.艉部结构的初期有限元模型
为进行如上所说的计算分析, 首先需要建立建立一个包括艉轴架在内的尾部结构有限元计算的模型。
模型的覆盖范围为 :长度方向从 169#肋位——225#肋位,宽度方向为船中纵剖面处一直到两舷。
该模型覆盖了技术设计阶段初期的全部设计资料 , 基本上模拟了该船艉部的结构详情。
在建立有限元模型的过程中, 依据设计的要求, 不断的在结构设计和模型分析之间进行信息和数据的比较, 反复地修正有限元的数学模型, 进行了一系列的计算分析。
一下各图为某船艉部的有限元分析的结构模型,该模型也是在技术设计的初期所建立的比较完整的模型。
艉部结构有限元结构的模拟或模型的描述采用了四种单元形式, 即, 用板壳单元模拟结构中的板结构; 用梁单元模拟结构中的构架; 用体单元模拟尾轴架和轴架中的实体; 设备质量、附连水和压载水质量用点单元模拟。
相关视图如下:
图 2-1 船艉横截面视图
图 2-2 船艉底部侧视图
图 2-3 艉轴架与船体底部相接
图 2-4 船底前端舱壁和骨架
图 2-5 船底后端舱壁和骨架
图 2-6 中纵剖面视图
3.计算的初始数据包
3.1基本数据
船总长 112.5米 , 排水量 2800吨 , 弹性模量 2
8
/101. 2m kN ×, 剪切模量
28/1079. 0m kN ×,海水密度 3/025. 1m 吨 ,吃水高度 3.8米。
3.2 机器、结构的质量
对于该包括艉轴架的尾部结构的动态特性计算 , 其质量包括结构模型的船体结构自身重量,以及设备质量。
设备集中质量:(单位:米 21.05吨(109.39 0 3.53 23.06吨(84.54 0 7.76 3.61吨(88.34 0 9.51 11.69吨(101.5 0 3.24 7.5吨(85.33 0 3.32
3.3 船体分站质量 (单位:吨 /米
15-16:
19.57
16-17:20.71
17-18:17.14
18-19:17.27
19-20:14.54
注:艉部分站质量 =船体结构质量 +设备集中质量 +设备均布质量
在有限元分析中,除船体质量和大设备质量外的质量都以质量块的形式平均加在结构中。
3.4 整船总振动数据
站号垂向惯性矩水平惯性矩站间重量
立方米立方米吨
表 3-1 船体整体惯性矩和质量分布
3.5 螺旋桨数据
每叶重心至轴线距离
每叶推力中心至轴线距离
每叶推力
桨轴最高转速
艉轴内径
艉轴外径
螺旋桨重量(单
表 3-2 螺旋桨振动所需数据
4. 断叶强度计算和校核
4. 1 螺旋桨断叶强度计算的外载荷
根据国家标准的规定,对于船舶的艉轴架及其与船体的连接结构的强度校核,均应按螺旋桨断叶的情况进行校核 , 以确定轴架和船体连接处的结构是否在应力横准的按标准规定允许范围内。
三叶桨的计算工况为断一叶 , 四叶和五叶的螺旋桨按相邻两叶同时断叶的工况为强度校核工况 , 各计算状态时螺旋桨的转速取定为最高转速。
本船螺旋桨为五叶桨标准规定 , 按五叶桨断相邻两叶时的作用力: 112 2(62. 1q R n C = 13p P = 式中, C ―― 离心力,N; P ―― 偏心推力, N; n ―― 艉轴转速 , rad/ s;
1R ―― 每叶质心至轴线距离, m; 1q ―― 每叶质量,kg; 1p ―― 每叶推力 ,N;
考虑断叶作用力时 , 螺旋桨对于尾轴架所产生的作用力为螺旋桨断叶所产生的离心力以及偏心推力 , 这种方法是将断叶所产生的动力作为静力处理 , 然后对尾鳍和艉轴架结构进行静强度校核。
本船的计算中,按规定取上述五叶桨的断叶载荷计算 , 所考虑的是断相邻二叶的工况。
船螺旋桨轴的最大转速为 266.1转 /分, 取此情况下的离心力和偏心推力作为外载荷来校核强度。
在载荷处理中,因为模型建立不需要画出螺旋桨的结构,因此,螺旋桨结构作为一个集中质量加在距离 213#的螺旋桨轴处。
另外,偏心推力还产生偏心力矩将其等校后加在轴上。
4.2 螺旋桨断叶强度计算的船舶状态
螺旋桨断叶强度的计算 , 考虑三种船舶状态,即系柱状态 ,18节航速状态和 24节航速状态。
在每种状态下,考虑离心力和重力方向垂直和重合两种情况计算。
其它计算载荷相关数据见表 4-1。
参数
离心力 C (N
偏心推力 P
(N
桨转速 n (r/min
桨叶重心距轴心
1R (mm
偏心推力力臂 (mm
螺旋桨质量 g (T
偏心推力力矩 N.mm
系柱状态
4.51775E +04
4.38E+5
266.1
1080
1370
8.7
6.0006E+8
表 4-1 断叶强度计算载荷及相关参数对应表4.3 断叶强度计算的有限元模型应力图
图 4-1 离心力和重力垂向断叶强度应力云纹图图 4-2 离心力和重力垂向断叶强度应力云纹图4.4 螺旋桨断叶强度计算结果
将上表所列载荷数据施加于此结构模型上,通过计算 , 得到三种船舶状态下两种不同载荷组合方式下的应力结果,应力结果见表 6,应力结果采用是三个方向的合成应力。
计算模型和图七一致。
应力云纹图见图十二到十七。
从应力云纹图上可以看出, 应力最大的地方是出现在尾轴架和船体相连接处。
最大应力节点号 181602
离心力和重力同方向
离心力
和重力同
方向应力值(Mpa
244
最大应力节点号
181602
离心力和重力垂直
离心力
和重力垂
直应力值(Mpa
349
表 4-3 断叶强度计算结果表格
2003 年 MSC.Software 中国用户论文集 5. 结论本文采用有限元与数值仿真法（MSC.Patran、MSC.Nastran）相结合的方法，建立了船舶艉部刚度和断叶强度的有限元模型。
根据以上对该船舶的强度的计算，在这种断两叶情况下的载荷，对于本船来说，能满足该种材料的许用应力，强度校核是合格的。
6.参考文献 [1] GJB/Z 71-95《舰船结构振动预报和预防措施》 [2] 国家军用规范 GJB 4000-2000《舰船通用规范》 [3] 《水面舰艇结构设计计算方法》，中华人民共和国国家军用标准 FL 1905 GJB/Z 119— 99，中国人民解放军总装备部，1999-09-01 实施。
[4] 金咸定，赵德有.船体振动学.上海：上海交通大学出版社，2000 -11-。