4500 t油船锚机绞车基座结构强度分析及拓扑优化

针对建立的4 500 t油船船首锚机、船尾绞车基座模型,根据中国船级社相关规范,采用Ansys软件中的静力分析模块对锚机绞车结构强度进行校核,并对结果展开分析。将拓扑优化思想引入锚机绞车基座结构设计过程中,运用Ansys软件中的拓扑优化模块对锚机绞车基座进行结构轻量化拓扑优化设计。结果表明,锚链绞车基座结构在甲板上浪载荷、锚链45%破断载荷及掣链器80%破断载荷的工况条件下均符合设计要求。最大应力均处于基座与船体接触部位,在设计安装时需要特别注意。在保证结构刚度与强度的情况下,经拓扑优化的基座结构符合设计要求,其质量减少约20%。     

基于多层次法的浮箱结构优化设计

对浮箱进行结构优化可减轻结构自重以提高有效载重量，从而能够满足更大吨位的载重要求，改善经济性。针对浮箱的板梁结构形式特点，采用综合应用双向渐进结构优化（BESO）和响应面法（RSM）方法的多层次结构优化设计方法，进行浮箱结构优化设计，涵盖尺度优化、拓扑优化和截面优化3个层次。该方法的核心是使用BESO方法从基结构中获得优化解。在尺度优化层次，根据不同的主要尺度参数建立相应的基结构模型，应用BESO法得到相应优化解，并建立响应面模型进行尺度优化求解。在拓扑优化层次，根据最优尺度参数重新建立基结构模型调用BESO法求解，得到最优拓扑。由于最优拓扑解存在锯齿边，在截面优化层次需要对各截面进行光滑处理。将光滑处理问题转化为对截面参数的求解，建立截面参数与优化目标的响应面模型，最终确定各截面形状。通过某浮箱的结构优化设计实例，验证了多层次结构优化设计方法的可行性和有效性。     

低速船用柴油机整机吊具可靠性的有限元分析

船用低速柴油机的吊具受力复杂且不规则,传统设计通过简化模型计算其理论强度,与实际工况误差较大。文中利用有限元软件ANSYS分析,以6S42MC整机吊具为研究对象,采用三维软件PROE建立该吊具模型并对其进行有限元分析,根据分析所得的应力分布和形变情况,判断吊具的可靠性;通过改变吊具的结构尺寸,对减少吊具应力的方法进行探究;对吊具进行拓扑优化。分析结果表明,文中方法可以检验吊具的安全性,提高经济效益,同时为吊具的理论设计提供了依据。     

自升式平台桩靴结构优化设计

结合有限单元法和尺寸优化理论,对某自升式海洋平台的桩靴结构进行了设计与优化。根据桩靴设计要求确定各部件尺寸和相应材料参数,以此建立桩靴的有限元模型。针对CCS对桩靴提出的工况依次进行分析计算,获得各工况下应力与位移的分布特征和土壤作用力在结构中的传递路径。然后进行板厚尺寸的优化。计算结果表明,桩靴在偏心工况且偏心角度为60°时应力达到最大,且土壤流失可能性最高;尺寸优化后,桩靴的质量明显减少,应力分布更加均匀,材料利用率得到有效提高。     

考虑振级落差要求的齿轮箱基座优化设计

对某新型齿轮箱基座采用结构动力学优化方法进行设计改进,建立了考虑指定频率区间内振级落差性能要求,以基座重量为目标函数的齿轮箱基座尺寸与拓扑优化设计模型.通过两种优化方案,使新型基座低中频段振级落差由5dB提高到12dB,找到对振动传递影响较大的肋板和减振效果良好的结构拓扑形式.     

大型锚机试验台结构设计与力学性能分析

为解决锚机测试设备存在的加载力、测试精度和实时性等问题,本文设计了一种塔架式动载试验台和液压缸式静载试验台相结合的大型锚机试验台,该试验台可进行200吨动载试验和400吨静载试验。针对试验塔架的几何结构,应用ANSYS有限元软件,对试验塔架进行理论强度分析、模态分析及特征值屈曲分析。建立的塔架有限元模型以及计算结果能为同类塔架的设计和优化提供理论依据。     

工程结构的拓扑优化设计研究

本文讨论了连续体结构拓扑优化的均匀化方法及其相关理论，分别针对静力问题和特征值问题建立了相应的结构拓扑优化模型。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，尤其在国内尚尾于起步阶段。本文将结构拓扑优化设计理论应用于实际工程结构的概念设计之中，并取得了较好的优化效果。通过对经典算例和某卫星构架子结构的拓扑优化计算，表明本文建立的结构拓扑优化模型能够有效地应用于工程结构的拓扑优化设计，从而为工程结构的结构型式选取提供了有价值的概念设计方案。     

基于SIMP拓扑优化理论的结构概念设计研究

为了探讨机床结构概念设计问题,并提供符合工程实际的、用于概念设计阶段的机床结构设计方法,文中将拓扑优化方法与有限元结合应用于结构概念设计进行了研究。以UG作为CAD造型平台,以ANSYS作为CAE有限元建模和分析平台,采用SIMP(Solid Isotropic Material with Penalization)拓扑优化理论建立数学模型,并应用改进的启发式拓扑优化准则算法进行数学模型的求解,得到经过拓扑优化的结构概念设计的方案模型。文中将拓扑优化方法与CAD/CAE系统进行集成应用于解决船舶舵叶连接法兰面加工专机的升降台的拓扑结构优化。优化结果为结构详细设计阶段的形状优化和截面优化提供设计优化区域和原型。从结构概念设计的结果看出,其优化设计过程较稳定、有效,能够满足工程上概念设计的需要。     

生长进化拓扑优化算法在油船中剖面结构优化上的运用

单元进化生长拓扑优化算法较之其他拓扑优化算法有其独特之处,文章通过引入单元生长进化算法对VLCC中剖面横撑结构进行优化设计。结合单元应力指标函数及单元权重系数确定优化模型的目标函数,通过计算单元应力确定单元权重系数的迭代递推关系式,结合有限元平衡方程建立优化数学模型,通过解析计算知优化模型目标函数的取值主要取决于体积函数值,依此建立完整的单元生长进化优化流程。通过与ANSYS连续体拓扑优化计算的比较可知单元生长进化算法更加简单高效,对VLCC轻量化设计具有一定的理论参考价值。     

基于拓扑优化和尺寸优化的水下耐压球壳轻量化设计

大深度载人潜水器往往采用开孔耐压球壳作为其主要的承压结构,球壳开孔加强结构的优化设计,对减轻球壳重量,提高球壳承载能力具有重要意义。本文介绍拓扑优化的方法以及耐压球壳优化设计的基本流程,以4 500 m耐压球壳为研究对象,基于Hyperworks和Workbench软件,建立了耐压球壳的有限元模型,进行静力分析,并根据结果对球壳的开孔加强结构进行拓扑优化和尺寸优化,得到最优的加强形式。优化结果表明,优化后的耐压球壳的刚度和承载能力得到显著提高。     

拓扑优化技术在拱式纵梁码头结构中的应用

近年来,结构拓扑优化设计已成为结构优化研究领域的热点。针对新型的拱式纵梁码头结构,基于ANSYS有限元理论,采用拓扑优化方法对拱式纵梁的拱轴线线型进行选择,将得出的拱轴线应用于拱式纵梁码头结构中。通过实例证明了拓扑优化生成的拱轴线的合理性及其在工程应用中的可行性。     

基于MSC/NASTRAN的小水线面双体船结构优化设计研究

该文对NASTRAN的最新结构优化方法和结构优化流程作了介绍,阐述了NASTRAN一般结构优化的数学模型和拓扑优化的物理模型。以小水线面双体船的舱段模型为研究对象,首先以提高舱段结构的整体刚度为目标进行拓扑优化、形状优化和尺寸优化,进而结合工程适用性提出贴近优化结果的可行优化设计,最后通过有限元直接计算比较验证了优化方案相对常规设计的结构响应的改善。     

液压锚绞机墙架有限元分析及设计优化

运用有限元法对液压锚绞机墙架进行分析,指出墙架有优化的空间。以原墙架有限元分析得到的最大应力和位移为约束,运用OPTISTRUCT对墙架板材厚度进行优化。优化后,墙架的强度有所加强,墙架整体重量减轻了21.4%。该优化分析结果已经在实际产品中应用,并获得良好使用效果,该方法对类似问题的解决具有一定的指导作用和借鉴意义。     

斜腿刚构桥的设计优化

结合斜腿刚构桥工程实例,建立不同跨径布置、不同斜腿倾角、不同斜腿长度的斜腿刚构桥有限元模型,从内力水平指标上对控制截面的受力情况进行了结构分析,从而得出斜腿刚构桥的优化方法。     

某定位锚绞车卷筒轻量化分析

本文以某定位锚绞车卷筒为研究对象,首先分析了实际使用中钢丝绳在卷筒上的布置情况和由此造成的卷筒受载情况,然后通过有限元仿真分析得到卷筒的应力及位移分布云图,在此基础上为满足轻量化指标,对卷筒进行了结构优化和强度校核,为装船的定位锚绞车轻量化设计提供参考依据。     

一种新型水下管道连接器的结构设计与优化(英文)

The basic configuration of a new type of subsea pipeline connector was proposed based on the press-fitting principle,and a parametric finite element model was created using APDL language in ANSYS.Combining the finite element model and optimization technology,the dimension optimization aiming at obtaining the minimum loading force and the optimum sealing performance was designed by the zero order optimization method.Experiments of the optimized connector were carried out.The results indicate that the optimum structural design significantly improved the indicators of the minimum loading force and sealing performance of the connector.     

锚机基座有限元分析

锚机是重要的系泊设备之一,其安放位置的船体结构强度非常重要。本文以16 500 DWT成品油/化学品船锚机基座为分析对象,采用有限元分析软件ANSYS,分析锚机基座及船体局部结构的强度。