1 1.1 船舶旋转轴系仿真研究背景与意义

推进系统是船舶的动力核心，为船舶提供充足的能源动力，在推进系统中，轴系将主机由燃料化学能转化成的机械能传递到螺旋桨，驱动螺旋桨转动，并将由螺旋桨转动产生的轴向力传递给船体，从而实现驱动船舶航行，可见船舶推进轴系是动力系统中极其重要的部件，推进轴系的运行状况，影响着船舶的航行安全。轴系在工作运行中，承受着各种复杂的负荷，而且由于海况变化导致船体变形也会导致其动力学特性改变。在实际运行中各部件之间的磨损与损坏也会产生难以预知的变化，导致轴系振动加大，噪声增加，影响船舶运行安全。在过去，因为船舶结构的复杂性与多变的运行工况并且伴随着多种不确定因素，使得其许多相关参数只能通过经验公式进行预测，但这种方法得出的结论无法保证精确性，已经无法满足日益严苛的要求。因此，以计算机为基本工具，利用数值仿真等手段对轴系的动态特性进行精确分析与研究，对满足轴系工作性能，保障船舶安全具有十分重要的意义。

近年随着船舶大型化趋势，对轴系的工艺与技术质量的要求越来越高，并且也需要提高制造效率，在这里高效且精确的计算机仿真技术代替了传统的手工计算，节省大量的人力物力，大大提高工作效率，缩短运行周期，并可以对轴系的特性分析理论进行深化与发展，利用虚拟样机技术来解决修船与造船中的技术难点，有效满足日益提高的现代化造船要求。

1.2 1.2 国内外研究现状

1.2.1轴系扭振计算模型的研究现状

在国外，对柴油机曲轴建立了框架模型，主要是通过不同截面的梁单

元对曲轴进行了模拟，并利用有限元法分析计算了该曲轴的特性；Jiajaing-wu提出了一种锥形轴模型，验证了混合轴能运用于轴系扭振计算：Okamura等人利用矩形梁和圆截面梁建立了柴油机曲轴模型；Zhaowu在动力学和测量理论的基础上建立了轴系各个振动测试点之间的关系，并提出了一种新的连续轴系质量检测和分析模型；T.Szde等人基于蒙特卡洛法建立了能模拟轴系扭振的模型，该模型的计算结果具有更高的可信度。