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船舶的螺旋桨与推进轴系是船舶运行的动力核心,桨-轴系统的动态特性影响着船舶的运行状态。目前,船舶桨-轴系统在运转过程中常常会出现异常振动和噪声,异常振动会影响系统运转的稳定性,噪声的出现也威胁着水下航行器的隐蔽性和安全性。因此,本课题研究船舶桨-轴系统的模态与桨-轴系统在螺旋桨质量偏心作用下系统的弯扭耦合振动特性,分析系统中响应特性与外激励力频率和系统参数之间的关系,探究减小系统异常振动的方法,对提高船舶桨-轴系统的稳定性提供理论基础和方法。本文开展了下面几个方面的研究:(1)介绍了有限元建模方法,对船舶桨-轴系统的按照结构类型进行了单元划分并给出了每个单元的建模方法,将各个单元进行组合得到桨-轴系统的总体动力学方程,为系统模态分析和弯扭耦合振动特性分析提供了建模依据。(2)介绍了基于ANSYS软件平台进行模态分析的方法,经模态分析求得了自由状态下的船舶桨-轴系统模型固有频率和模态振型,同时基于MATLAB软件分析平台分析求解得到自由状态下该模型的各阶固有频率,并将MATLAB中的分析结果与ANSYS中的分析结果进行对比分析,验证MATLAB建模方法的正确性,为系统的弯扭耦合振动特性分析提供正确的建模方法。(3)以船舶桨-轴系统的缩比模型为研究对象进行模态试验,求得缩比模型自由状态下的固有频率与模态振型,再推导出实际模型的固有频率与模态振型,进行实际模型与有限元模型的模态相关性分析,验证MATLAB中有限元模型的正确性,为桨-轴系统弯扭耦合振动特性分析提供正确的模型。(4)考虑螺旋桨偏心质量的影响,建立船舶桨轴系统弯扭耦合动力学模型,运用newmark-β法,对船舶桨-轴系统弯扭耦合振动响应特性进行数值分析,研究桨-轴系统仅在螺旋桨质量偏心作用下,系统旋转频率对弯曲振动和扭转振动的影响规律;研究桨-轴系统在转动频率一定时,外激励力对系统弯扭耦合振动的影响;研究桨-轴系统在外激励力作用下,系统旋转频率对弯扭耦合振动的影响。