调距桨桨毂机构静强度的有限元仿真分析

文章对受推力、扭力、扭矩、离心力和螺栓预紧力联合作用下的某型舰船调距桨桨毂机构静强度进行有限元仿真分析。基于ANSYS 12.0软件平台,考虑桨毂部件几何结构及零件间装配接触关系,对桨毂机构整体及零件进行全六面体和六面体与四面体混合有限元建模,研究了桨毂中各零件在正常工况相互作用下的应力大小及分布。重点针对叶根螺栓的实际结构,采用六面体网格分析螺栓有无螺纹区别,证明螺纹的几何特征在强度校核中不能忽略。     

调距桨桨毂机构与轴系系统的抗冲击有限元分析

针对某型调距桨桨毂机构建立有限元模型,考虑将瞬时冲击作用等效为静力载荷,以惯性力的形式施加于桨毂机构上,并基于模态叠加的思想,求解等效静力载荷,进而获得该阶次模态下桨毂机构各构件的应力响应结果,最终计算调距桨机构中螺栓连接件的等效冲击应力。     

某型调距桨装置桨毂强度有限元分析研究

对某型调距桨桨毂机构进行有限元建模,在最大持续功率(MCR)工况下进行仿真分析,并把重要零件的应力与传统理论计算结果进行了分析比较.结合传统的理论计算,分析结果可为桨毂机构工程设计、结构优化提供更好的依据.     

调距桨桨毂加载重块考核试验的设计原理

桨毂是调距机构及桨叶等部件的安装基础构件,承受了较大的载荷.从桨毂受力的角度,模拟桨叶受力的加载重块离心力对叶根法兰中心产生的弯矩和离心力能有效模拟实际机构的推力弯矩、扭力弯矩、离心力和离心力扭矩,具备试验可行性.为评估试验误差,将有限元计算方法和试验结合应用,利用试验检验有限元计算的准确性,反之,有限元计算能有效评估...     

调距桨桨毂螺栓材料试验研究

根据调距桨桨毂用螺栓的使用环境和受力状态,对其常用三种材料的工艺性能、力学性能以及在海水中的抗腐蚀性能和疲劳断裂性能进行了比较试验和研究分析,为不同条件下调距桨桨毂用螺栓的选材提供参考.     

调距桨桨毂机构设计

文章介绍了一种船用调距桨的桨毂机构设计方法,将工程机械设计方法和软件设计方法相结合,完成桨毂机构选型和桨毂主要零件的强度校核,以满足设计周期最短和设计方案最优的需求,从而帮助设计人员有效提高设计质量、加快设计进度、避免重复计算。     

某型调距桨装置桨毂组件光弹性试验研究

针对某型调距桨装置桨毂组件进行了三维光弹性实验研究。实验中,采用环氧树脂材料制成了桨毂组件缩比模型。加载与冻结实验后,对样件切片并在光弹性仪的圆偏振光场中进行数据采集。根据切片上的条纹级数并结合应力—光学定律,得到各测点应力值及应力分布。桨毂组件光弹性实验结果可以对桨毂组件应力进行全局性研究,对桨毂组件优化设计提供了有效依据。     

调距桨桨毂机构水动力负荷加载方式仿真研究

本文首先对某调距桨进行了CFD仿真分析,然后将CFD计算得到的桨叶分布式压力负荷加载至调距桨桨毂有限元模型的桨叶上进行有限元静强度仿真计算,并与多点约束集中(MPC)加载方式的计算结果进行比较。因分布式压力加载方式更接近真实加载情况,更适应于精度要求较高的高负载调距桨桨毂设计,与分布式压强加载相比,虽然MPC加载方式精度较低,但因其载荷加载处理与仿真计算时间大为缩短,得到的结果偏安全,因此适用于一般的工程强度估算校核。     

考虑流固耦合作用桨毂形状对螺旋桨性能影响研究

基于STAR CCM+和ABAQUS软件,运用平均雷诺方程和SST k-ω湍流模型,建立一种基于流固耦合、可有效预报全浸螺旋桨水动力特性的数值计算方法。以标准模型DTMB P4381为网格验证对象,并对不同桨毂形状下的DTMB P4381水动力特性进行双向流固耦合计算,探讨圆柱形桨毂与球形桨毂对该无侧斜桨性能影响及作用机理。结果表明:考虑流固耦合作用能更准确预报螺旋桨水动力性能;桨毂形状对桨叶根部的流动影响明显,对桨叶表面压力分布的影响可延伸至0.5倍半径处,并且该影响随着进速系数的增大而增大。     

调距桨静态加载试验装置设计

研制了调距桨装置半实物加载试验装置,包括机械加载装置、加载液压系统和电控系统.该试验装置可模拟调距桨装置在实际航行时所受的各种静态载荷.通过试验模拟加载,可获得桨毂毂桥、叶根螺栓等主要零件的应力与加载负荷的关系及分布情况,并可验证理论分析、仿真计算,为叶根螺栓等零件的优化设计提供依据.     

深水立管法兰接头的有限元分析

针对深水立管法兰式接头,提出一种确定螺栓预紧力的方法,并采用有限元法对其进行了强度分析。考虑到接头的几何不对称性,采用三维整体建模,通过ANSYS软件的预紧单元模拟螺栓的预紧行为,使用接触单元模拟各部件之间的相互作用。按照API规范对接头的等效膜应力、等效弯曲应力与许用应力进行校核。在接头整体分析的基础上,建立螺纹的二维轴对称模型,进行局部应力分析。计算中使用参数建模法,法兰接头、螺纹的几何尺寸、材料性质和载荷等均可方便地更改。     

有限元方法在30万吨级超大型浮船坞设计中的应用

在30万吨级超大型浮船坞的结构设计中应用有限元计算方法来评估坞体结构强度并讨论了超大型浮船坞的结构规范适用性问题。采用的有限元计算分为两大类:一类是坞体总纵强度的有限元计算分析,包括全坞粗网格有限元计算以及进一步的局部结构细化分析;另一类是坞体局部强度的有限元计算分析,包括首尾浮箱平台强度、坞墙稳定性和锚泊设备支撑结构的强度计算。通过一系列完整的有限元计算,说明现行的浮船坞规范仍然适用于超大型浮船坞,并最终得出了一些具有实用价值的结论。     

轴法兰螺栓安装失效机理分析

某船在安装过程中发现轴法兰螺栓联接副存在不同程度的咬合。通过现场检查和计算分析,确认螺栓安装失效机理在于加工孔时刀具装夹不正,造成轴法兰沉孔的平面度超差,在对螺栓施加拧紧力矩时,螺栓联接副接触应力超过轴材料屈服强度,从而形成咬合。本文以经典计算和有限元计算作为支撑,揭示了形位公差对螺栓联接的影响,通过控制螺栓联接副的形位公差,同时建议采取适当的防咬合措施,可避免螺栓在安装时发生失效。     

深海载人潜水器耐压球壳的接触有限元分析

深海载人潜水器在海洋资源勘察和深海科学研究如热液喷口研究、地球物理和地球化学等方面发挥越来越重要的作用.在载人潜水器的研制过程中,载人耐压球壳的安全性最受关注.基于对载人耐压球壳特点的分析,作者认为在出入舱口和三个观察窗部分严格来说是接触问题,应该采用接触有限元分析的方法而不是通过假定没有滑动采用传统的有限元分析.本文对接触问题的基本理论以及数值技术如搜索策略、最终的方程和算法等进行了介绍.然后采用有限元方法对一个深海载人耐压球壳的接触问题进行了分析.基于应力应变的分析结果,对摩擦系数对接触区应力分布的影响也进行了研究.分析发现在出入舱口和三个观察窗部分应力是协调的.通过对观察窗附近两种不同材料的变形协调分析也验证了观察窗设计的合理性.     

基于喷射成形7055铝合金的舰载机机轮设计与分析

介绍了舰载飞机对机轮轮毂的特殊需求,采用高强度、高韧性、耐腐蚀的喷射成形7055铝合金材料,开展机轮轮毂结构设计,采用Abaqus软件建立轮毂的有限元模型。通过分析轮毂受载工况下的应力,并结合试验结果,验证了喷射成形7055铝合金材料的应用能够显著减轻机轮轮毂的重量。     

Development of a finite element modeling system for ship structures

In ship structural design, many structural analyses by the finite element method are carried out on models at several different scale levels; for example, a whole ship, cargo hold parts, and detailed structures. However, one serious problem with this design and analysis process is that the generation of the finite element models for a complex configuration is very difficult and laborious. To overcome this problem, an object oriented, finite element modeling system, MODIFY, has been developed by the authors. In this paper, the concept of the finite element modeling system and the techniques for the construction of the system are explained. First, the object oriented data structure of the system, based on the Part-Object concept, is proposed. In this concept, not only the geometry of the domain but also the analytical conditions, such as boundary conditions and material properties, and the finite element model, are represented by the object oriented data structure. By using this data structure, effective finite element model generation can be expected. Second, a mesh generation algorithm based on the frontal method is described. The original frontal method by S.H. Lo was improved for application to three-dimensional curved surfaces. A new inner node placement technique to make quadrilateral elements around stress concentrated areas is also proposed. These techniques are suitable for ship structures, and more accurate results from the finite element analysis can be expected. Moreover, the parallel mesh generation is implemented in MODIFY by using the client-server concept to accelerate mesh generation. Third, a prototype system for the automatic finite element model generation for different analysis levels is proposed. The system is based on the concept of the PD part, which is the part in the design and production stage, and automatic computing of the intersection between PD parts. The validity of this system is demonstrated by some examples.     

集装箱船舱口角隅应力集中系数的有限元分析的精度

集装箱船舱口角隅的应力集中是船舶结构强度的一个重要问题。随着有限元技术的发展，目前舱口角隅的应力集中系数大都可以通过有限元计算直接获得。由于有限元分析过程中存在着大量不确定性，通过控制其有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分析的精度，已经成为一个重要的研究方向。本文利用现有有限元分析软件（ABAQUS），通过对不同模型简化方法的讨论，给出了正确计算舱口角隅结构应力集中系数的模型简化方法，并在此基础上讨论了网格尺度对应力集中系数的影响。     

轴系法兰连接螺栓数量对振动的影响

法兰连接螺栓数量改变了轴系连接的刚度,从而影响轴系的振动。以某集装箱船推进轴系为研究对象,采用有限元仿真方法,通过改变艉轴和中间轴法兰连接的螺栓数量,分析其与轴系振动间的关系。研究结果表明:增加螺栓数量会增加轴系连接刚度,使轴系低阶固有频率增大,高阶固有频率减小;在发生共振时,靠近螺旋桨端节点的共振幅值较大,远离螺旋桨端节点的共振幅值较小。因而在选配螺栓数量时,应以控制螺旋桨端共振幅值为主;而增加螺栓数量会降低该处的共振幅值,但降低程度逐渐减弱。因此,在选配螺栓数量时,要综合考虑装拆等实际问题,并在规范允许的螺栓数量范围内进行适当调整。