软件简介 | ABOUT software

ShaftDesigner是一款集轴系校中、扭转振动、纵向振动及回旋振动于一体并具有自动优化功能的轴系设计计算分析软件。分析过程对轴系工程师能力和经验要求不高，可自动优化出优秀的轴系状态，振动计算支持三种自由振动分析和谐响应分析，可执行国际主流船级社规范。同时ShaftDesigner具备业内独有的轴系校中反向计算功能，以及轴承接触应力分析、油膜应力分布计算及冰区计算的功能，一款软件实现对轴系分析功能的全覆盖。

ShaftDesigner软件发源于前苏联号称军工摇篮之地的乌克兰-尼古拉耶夫，80年代最早诞生在高校内，1992年创始人Yuriy Batrak博士成立IMT公司正式将软件推广商用，软件具备几十年的理论研究和工程实践验证。伴随行业技术发展软件持续更新迭代，至今以成为一款业内先进的工程级轴系校中与振动计算仿真软件


软件应用领域

船舶设计单位、船级社

ShaftDesigner集轴系校中、扭转振动、冰区计算、纵向振动及回旋振动于一体并具有自动优化功能，一款软件可满足轴系全部分析及校核要求。

微信图片_20210602142403

船舶建造

特有的应力计校中功能可分析轴承实时偏移值及调整值，使轴系安装调整更高效，缩短工期。

微信图片_20210602142436
1

船舶维修

对于待修船舶，可通过反向校中计算功能分析出各轴承的偏移值，从而计算当前轴系受力状态，进行故障诊断及轴系优化。

2

主要功能

The main function

ShaftDesigner-是一款专用于船舶推进系统设计、制造和检修阶段进行轴系校中与振动计算的专业级CAE仿真软件。主要功能模块如下：

基础3D建模模块
  • 基础3D建模模块。软件提供3D建模环境，可快速准确的对用户所设计的轴系建模。所创建的模型可由多个轴系、发动机曲轴、变速箱，固定或可调螺旋桨，艉轴管，支架，不同类型的法兰和轴承组成。该模块创建的模型是支撑后续各类计算的基础，创建好的模型可以直接保存在模型库中，可供随时调用。

    参数化轴系3D建模，拖放式操作，简单易学，软件具备强大的模型库功能，自带丰富的船舶柴油机库、材料库、介质库，并支持用户自定义添加。支持模型动态演示。

轴系校中计算模块
  • ShaftDesigner轴系校中方法是基于有限元计算，其中轴段刚度矩阵基于铁木辛柯（Timoshenko）梁理论，相对与传统得三弯矩法和迁移矩阵法有较高的计算精度。 该模块包含18个子功能，分别为：直接计算、直接+公差计算、SAG&GAP计算、几何校中计算、垂曲线校中计算、顶举曲线绘制、AOD计算、偏移优化计算、角度优化计算、轴承接触应力计算、轴承润滑计算、艉轴管轴承DNV/GL规范符合性计算、反算、应变片校中计算、螺旋桨负载计算、船体变形影响计算、齿轮轴法兰许用载荷计算、齿轮力及力矩计算。

    Offset Explorer可自动分析轴系模型的AOD（可接受偏移域）并确定具有最大公差的设计点。越大的设计公差意味着越大的安全余量，也为船厂轴系安装实施提供了更宽的操作空间。该过程由ShaftDesigner自动完成，其结果即为最优轴线形态。

    用户可根据软件AOD功能直观的判断当前轴线设计是否合理，是否存在满足条件要求的轴承偏移值组合，从而避免设计人员在不合理的轴线设计上花费过多的时间。此外，通过软件可直观快速的辅助轴系工程师找出合理的轴承偏移组合值。

    校中设计过程完成后，在安装实施过程中，在轴线上采用布置应变片和顶举测量的方式测量出对应的数值，输入软件，软件可自动计算出目前轴线弯曲状态，以直观的三维可视化界面呈现，并提供轴承的调整方向及幅度指导。

回旋振动计算模块
  • 轴承采用各向异性模型，即轴承刚度和阻尼具有方向和频率相关性。可以计算轴系自由振动的阻尼固有频率，模态振型以及临界转速，并生成坎贝尔图。谐波响应分析可以提供轴系任何部位的各种参数，并对当前临界转速是否会导致异常振动进行三维动画显示。旋转振动与轴系校中参数和轴承运行状态相关，这为轴系的动力学特性提供了更为准确的预测。
  • 回旋振动计算特点： 1）回旋振动支持自由振动分析及谐响应分析。 2）考虑陀螺效应。 3）考虑油膜刚度及阻尼、支撑刚度及阻尼，系统根据材料自带默认值。 4）考虑任意节点及轴段的质量不均衡影响。 5）可链接轴线校中状态。 6）支持螺旋桨激励数值默认值设置。 7）主机激励（径向）支持多模式设置：支持对每个缸设置不同得爆发压力；支持多种故障模式设置：默认依次单杠不发火，用户也可以自定义某一缸或多缸不发火。自带Lloyd’s激励数据包。同时支持谐响应系数激励参数及示功图激励参数输入。 8）自由振动振型、谐响应运行变形图的动画展示，任意节点的轨迹动画展示，支持任意方位，任意节点的运动状态输出。 9）可输出频域结果及时域结果。

扭转振动计算模块
  • 扭转振动计算功能模块特点：
    1）扭转振动支持自由振动分析及谐响应分析；
    2）主机激励（周向）支持多模式设置：支持对每个缸设置不同的爆发压力；支持多种故障模式设置：默认依次单杠不发火，用户也可以自定义某一缸或多缸不发火。自带Lloyd’s激励数据包。同时支持谐响应系数激励参数及示功图激励参数输入。
    3）支持电动机激励输入，电机瞬时短路工况分析。
    4）软件可自动计算判断是否存在齿轮锤击现象。
    5）支持冰区船舶轴系设计计算，涵盖国际主流船级社对冰区船舶的要求标准，可生成时域计算结果和频域计算结果。
    6）报告：用户可自定义报告生成内容，包括频域结果和时域结果，报告内容形式多样：包括曲线图、数据表格和瀑布图。

轴向振动计算模块
  • ShaftDesigner同时支持频域和时域计算。频域用于稳态计算，时域用于瞬态计算。 频域计算主要采用振型叠加法、全解法：振型叠加法基于自由振动计算结果，该方法是将振动视为振型的叠加。传统操作上，这种方法是首推的，因为不需要占用大量的计算机资源。当阻尼非常小时推荐用这种方法。 全解法是完全基于计算机应用程序开发环境研发的一种计算方法。是精确的计算方法，它将振动工况作为单一过程，计算时无需考虑振型。这种方法要求对每个元件的阻尼值进行精确的设置。 振动分析模块和校中计算模块基于同一个轴系模型，振动参数均可根据模型中的几何参数、材料属性及介质类别自动计算生成，并作为模型的默认参数。

    轴向自由振动计算可以显著的体现轴系在各种临界转速条件下所对应的模态振型。谐波响应分析可以真实的反映设备在运行速度下的轴移位以及推力轴承载荷情况。该模块支持对所有设备模型进行激励、频率、刚度以及阻尼等参数进行设置。


效果展示