（1）目的

在船舶航行过程中，起至关重要的作用的当属船舶动力装置，而船舶轴系又是船舶动力装置的核心部件，船舶轴系能否正常的运行将关系到船舶的安全.然而，船舶轴系由于安装过程中的人为、技术、材料的质量及其自身的不平衡等因素，导致船舶发生振动现象.船舶螺旋桨的旋转能够引起其轴系发生多种振动形式，包括纵向、横向和扭转，以及三种振动形式的不同耦合情况.这些振动形式将导致曲轴断裂、中间轴断裂、弹性轴断裂、局部轴系段发热、桨轴锥形大端龟裂破坏等问题，进而使船舶动力系统出现问题甚至瘫痪.所以，研究船舶轴系振动现象将尤为重要.了解船舶轴系振动的形成机理、破坏形式及其危害,对船舶轴系振动研究现状进行了分析,对船舶轴系研究的发展与船舶产业的技术进步具有一定的推动作用和借鉴意义.

（2）国内外研究现状分析

（a）船舶轴系扭转振动研究

对于船舶轴系扭转振动的研究来说，目前这方面研究已经趋于成熟，研究的关键工作是对扭转振动的力学参数要严格测定，并采用多种方法进行研究，比如传递矩阵法和有限元法等.
（b）船舶轴系纵向振动研究
国外针对柴油机曲轴纵向振动的研究较早，从 20 世纪 30年代左右就开始了，欧洲在上世纪 40 年代发表了这一研究领域的论文.但是直到 20 世纪 60 年代才开始对船舶柴油机推进轴系的纵向振动研究，之所以时间延迟这么久，是因为对于船舶动力系统而言，推进轴系纵向振动产生的危害要远远轻于推进轴系扭转振动.随着船舶制造业的迅速发展，船舶开始逐渐大型化和快速化，功率变大，转速变小，冲程变长，轴系纵向刚度变小.实船测量研究进行的较晚，一直到 20 世纪 80 年代，关于船舶轴系纵向振动研究才开始逐渐成熟.随后，国内开始了针对船舶柴油机轴系的纵向振动研究.

（c）船舶轴系横向振动研究
希腊人 Panagopulos．E（1950）、英国人 Jasper．N．H、Panagopulos．E 和 Jasper．N．H 先后研究并提出一系列的理论假设和计算公式.但随着船舶大型化的发展，船体一些关键部位的刚度不达标和追求高效率的节奏不协调.导致轴系回旋振动的固有频率相对降低.目前虽采用较之前更复杂的计算模型，但很多不确定的因素的影响，计算精度也很难得到保证.目前，针对船舶轴系横向振动的理论研究已经日趋成熟，但是某些研究领域尚缺少实验数据支撑，说服力较小.针对系统振动响应的研究，还仅仅局限在实验室研究和理论分析，还没有成熟的、系统性的理论进行验证.（C.K. Hui^【1】，Dionysius M^【2】. M Bovenzi^【3】. 基于ADAMS仿真的舰船动力传动装置振动及抗冲击性能研究^【4】.船舶推进轴系的校中计算^【5】.船舶轴系振动研究与发展方向^【6】.）
目前用于计算船舶轴系的横向振动主要为传递矩阵法和有限元法（夏建芳^【7】,刘俊^【8】和郑建荣^【9】等介绍的有限元法与多体动力学）.传递矩阵最原始的算法是MP法，此法尽管表达式简单、对计算机内存要求不高、易于编程，但是由于此法在计算较高固有频率时,得到的系统频率行列式接近于病态，即系统的剩余量为两个接近的大数之差,这将使得系统剩余量发生不规则的跳动即数值不稳定现象,最终使得固有频率的计算值失准,同时固有振型的计算亦因为计算机字长的舍入误差累积而出现严重失真.随后出现的R法是在MP法的基础上发展起来的,R法有效的改善了MP法的数值不稳定现象,提高了固有顽率及振型的计算精度,即R法弥补了MP法的缺陷,但是R法在计算过程中存在矩阵求逆的过程,这使得剩余量曲线中存在奇点(即反号无穷大间断点），当零点与奇点极为相近时,将导致在搜索求根时出现方程式漏解现象.最新的RMP法结合了R和MP法各自的优势,能够准确的实现横向振动的计算.我国学者陈之炎^【10】分别介绍了三种传递矩阵法在轴系横向振动自由振动和强迫振动计算中的应用，并给出了详细的推导公式.陈锡恩^【11】科学家针对10余艘船舶的横向固有频率进行了研究，利用安装测量固有频率值来调整理论计算公式中相关的计算参数，使得固有频率的实测值与理论计算结果一致，并给出了相关计算参数.刘刚^【12】等建立了轴系横向集总-分布参数的混合模型，并详细分析了轴系横向计算的传递矩阵法.蔡双利^【13】等利用传递矩阵法 对某电力推进轴系的横向振动自由振动进行了计算研究并利用MATLAB编写了相应的计算程序，同时结合王滨^【14】，王宏志^【15】的理论计算分析了轴承刚度值，尾轴后轴承支撑点位置以及陀螺力矩对轴系临界转速的影响情况.对李维嘉^【16】，周靖^【17】，张永根^【18】等科学家对船舶振动模型进行的研究分析，建立轴-螺旋桨系模型以及Wifried Schiffer基于有限元法开发的计算软件能够提供轴系的三位模型，同时能够进行轴系的横向振动，校中以及纵-扭偶和计算.

2. 研究的基本内容与方案

（1）学习仿真软件ANSYS

ANSYS是由五个模块组成，分别是通用前处理模块,求解模块,通用后处理模块,时程后处理模块和优化模块组成.ANSYS系统擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析.
（2）设计研究基本内容