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為研究主發(fā)電機(jī)機(jī)座在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子周期交變旋轉(zhuǎn)不平衡離心力作用下的振動和疲勞特性，對68000噸原油船主發(fā)電機(jī)機(jī)座進(jìn)行振動和疲勞分析。

發(fā)電機(jī)座的疲勞載荷來自于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子（包括柴油機(jī)的曲軸）旋轉(zhuǎn)不平衡而產(chǎn)生的離心力，該離心力作用于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的軸承，最后傳到機(jī)座上，離心力方向的周期性變化，使機(jī)座承受周期交變的動載荷；該離心力可分解為垂直方向和水平方向（垂直于發(fā)電機(jī)中心線）的兩個分量，分別會引起發(fā)電機(jī)的上、下振動和左、右振動。發(fā)電機(jī)的振動會使機(jī)座內(nèi)產(chǎn)生拉壓交變的應(yīng)力狀態(tài)，從而發(fā)生疲勞破壞，這種破壞最先發(fā)生于交變應(yīng)力最大的部位，所以，分析的首要任務(wù)是確定在疲勞載荷作用下，機(jī)座的最大應(yīng)力部位，然后在這些部位進(jìn)行疲勞分析。

發(fā)電機(jī)機(jī)座內(nèi)的應(yīng)力等值圖

整個模型包括三種類型的單元：殼單元、梁單元和質(zhì)量單元，單元總數(shù)為6811，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為6550。載荷作用于主發(fā)電機(jī)的質(zhì)心處，計(jì)算中采用的Y（垂直）和Z（水平）方向力的幅值分別為400000N，Ｚ方向的力在相位上落后Ｙ方向的力90度。

發(fā)電機(jī)機(jī)座內(nèi)的應(yīng)力等值圖

模態(tài)分析的結(jié)果表明，最低階的自振頻率遠(yuǎn)高于發(fā)電機(jī)的工作頻率,結(jié)構(gòu)不會發(fā)生共振；然后對結(jié)構(gòu)進(jìn)行諧響應(yīng)分析，確定結(jié)構(gòu)在周期交變載荷作用下的響應(yīng)，包括結(jié)構(gòu)位移和應(yīng)力分布等；最后在結(jié)構(gòu)的較大應(yīng)力部位進(jìn)行疲勞分析。發(fā)電機(jī)受到旋轉(zhuǎn)不平衡離心力的作用，該離心力隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而周期性變化，所以發(fā)電機(jī)會產(chǎn)生諧響應(yīng)。通過諧響應(yīng)分析，得到了結(jié)構(gòu)在任意頻率激勵下的振動特性和相應(yīng)的應(yīng)力分布；對發(fā)電機(jī)機(jī)座在上述諧響應(yīng)應(yīng)力作用下進(jìn)行了疲勞分析，得到了結(jié)構(gòu)在工作10年后使用壽命的等值圖；從圖中可以看出：經(jīng)歷10年的工作，使用壽命達(dá)91%以上，即將發(fā)生疲勞破壞。