1、氣墊船的結構特點,使船體-推進軸系在復雜海洋環(huán)境中的耦合問題進一步明顯。由于船體-軸系耦合振動問題的復雜性,傳統(tǒng)的船舶推進軸系的研究方法大多建立在剛性船體或船體靜態(tài)變形的基礎上,忽略了軸系和船體之間的耦合聯系,無法滿足氣墊船推進軸系動力學特性的研究。因此,從船體-推進軸系整體運動的角度出發(fā),進行氣墊船推進軸系動力學特性研究,對于氣墊船的發(fā)展具有重要意義。
　　 本文在系統(tǒng)論述軸系及船體振動、復雜海洋環(huán)境激勵和虛擬樣機技術發(fā)展概況

2、和研究現狀的基礎上,應用現代虛擬樣機技術,圍繞氣墊船推進軸系動力學特性問題,進行了詳細研究。論文具體內容包括以下幾個方面:
　　 1.針對氣墊船推進軸系的結構特點,詳細闡述有限元、模態(tài)綜合法、多體動力學和優(yōu)化理論等虛擬樣機技術的支撐理論,并對剛柔耦合系統(tǒng)多體動力學分析的計算方法進行了分析:
　　 2.根據氣墊船推進軸系的結構特點,提出了一種基于虛擬樣機技術,融合多體系統(tǒng)運動學、動力學理論、計算機實體建模和多領域仿真技術,

3、面向系統(tǒng)整體運動的船體-軸系動力學特性研究方法;
　　 3.對包括柔性船體、軸段、支承系統(tǒng)、彈性聯軸器和減速箱在內的氣墊船推進軸系虛擬樣機建模方法進行了詳細研究。對船體Timoshenko離散建模方法和有限元方法建模進行了比較;對標準化、系列化的齒輪減速箱的參數化建模和虛擬裝配問題進行了分析,并對直齒輪副和斜齒輪副的接觸剛度進行了研究;
　　 4.通過簡化的單軸-彈性支承系統(tǒng)和多段軸-彈性支承系統(tǒng)虛擬樣機動力學模型,采用

4、正弦載荷掃頻進行了系統(tǒng)的頻響特性分析,全面研究了軸-彈性支承系統(tǒng)在基礎受不同位移激勵、不同相位和激勵頻率下的軸系的動力學響應問題,比較了剛性軸-彈性支承系統(tǒng)和彈性軸-彈性支承系統(tǒng)的區(qū)別,得到了相應的結論;
　　 5.通過在虛擬樣機環(huán)境中建立船體實時變形的狀態(tài)變量,建立了船體-軸系耦合運動的動力學模型。通過簡化的船體-多段軸-彈性支承動力學模型,對影響軸承支承力的因素進行了仿真研究;
　　 6.運用本文提出的基于虛擬樣機技

5、術的船體-軸系動力學特性的研究方法,通過結構拓撲分析,建立了氣墊船推進軸系實驗裝置的虛擬樣機仿真模型。對推進軸系中減速齒輪箱、中間軸等進行了多種工作狀態(tài)下的動力學特性研究,取得的結論對實船的研究工作具有相應的指導意義;
　　 7.對影響推進軸系動力學特性的推進槳激勵力和波浪載荷對船體的激勵作用進行了詳細研究,運用船體運動響應的頻域研究方法,確定了頻域研究中船體運動響應頻響函數的求解方法,通過線性波浪疊加法構造了給定海浪譜下的隨機

6、波浪時域模型和海浪波面角時域模型,該時域模型可為進一步的實船船體運動分析提供激勵輸入:
　　 8.對氣墊船推進軸系進行了優(yōu)化設計研究。分析了氣墊船推進軸系優(yōu)化設計中目標函數、設計變量和約束函數的選取問題。采用虛擬樣機參數化建模方法,結合海浪激勵的分析結果,應用廣義縮減梯度法對砰擊海情下氣墊船推進軸系進行了結構優(yōu)化;
　　 9.首次提出了一種能模擬復雜海洋環(huán)境的激勵可控的柔性基礎軸系推進系統(tǒng)實驗裝置的設計思想,設計建造了柔