现代结构优化设计在某船用起重臂设计中的应用

为实现对某船用起重臂结构的轻量化设计,本文基于Hypermesh有限元前处理程序建立起重臂结构的有限元模型,并对其进行结构拓扑优化。结果表明:在不同体积比函数下,结构的主要结构拓扑具有较大的相似性,随着结构体积比函数的不断增加,结构材料分布的变化相对较小,并且相对不清晰。因此在实际加工过程中,可以优先考虑体积比函数较低的结构拓扑,当刚度要求较高时,可以根据体积比函数较大的结构拓扑,对相应的连杆结构宽度进行增加。     

某船用齿轮结构拓扑优化设计

为提高某船用齿轮结构材料利用率实现其轻量化设计,将拓扑优化技术应用于齿轮结构优化设计。将齿轮截面作为研究对象,将其简化为一平面有限元问题。以齿轮单元密度作为设计变量,最大化齿轮结构刚度为目标函数,轮辐部分优化前后体积比作为约束,对其进行拓扑优化。研究不同轮辐数量、不同体积比情况下齿轮的结构传力路径。结果表明:轮辐部分体积比在0.4~0.6范围时,结构具有较好的刚度,并且加工工艺性优良。本文对于齿轮轮辐部分的拓扑优化结果为实际工程设计提供了指导。     

对改进轮式起重机产品结构设计若干问题的探讨

提高轮式起重机的稳定性，可提高其在大幅度下的起重能力，在改进产品结构设计方面，可采取以下措施：增大支腿间距并使纵横支腿间距相等；吊臂下铰点位置沿最小幅度时吊臂轴线方向适当向前布置；采用组合式人字架以提高工作时的人字架高度；选用较高强度的管材来制造吊臂；在必要情况下，适当增加配重或增大转台尾部回转半径；增加底架刚度。     

声呐导流罩关键结构参数对航行阻力的影响

外形轮廓和结构参数是决定声呐导流罩航行阻力与水声性能的主要因素,导流罩突出于船体的底部或首部,可以明显降低水流对声呐探测性能的影响,但其在一定程度上增大了航行阻力。本文通过数值方法研究导流罩的最大水面线长宽比和最大纵剖面宽高比等关键结构参数对某I型船航行阻力的影响。结果表明,声呐导流罩的长宽比为3.4~3.6及宽高比为1.1~1.2时,船航行时所受的阻力明显比加装其他比例的导流罩小,且其排水体积相对整个船的排水体积也较小,综合性能最佳。数值结果与相关的实验数据吻合较好。     

超长舱段加筋圆柱壳结构优化设计

针对超长舱段加筋圆柱壳结构,分别基于等刚度和变刚度的设计理念,采用遗传算法对其结构进行优化设计研究,探究了不同分段方案以及不同材料参数对其优化设计方案的影响,优化结果表明,当材料的屈服强度较低时,由于受到强度条件限制,分别采用变刚度和等刚度的设计理念优化得到结构方案差异较小;而当采用高强度材料时,稳定性为结构设计的积极约束条件,采用变刚度的设计理念可以得到重量更轻的设计方案;同时,不同的分段方案对优化结果也有一定的影响.     

桩基支撑轨道梁结构设计影响因素分析

桩基支撑轨道梁是具有弹性支座的连续梁结构，计算发现并非轨道梁尺寸越大，结构就越安全。设计参数相近时不同项目采用的轨道梁尺寸及桩基布置有较大差异。对此，从桩基竖向抗压刚度、桩距、轨道梁刚度3个方面进行轨道梁内力分析。结果表明当荷载和桩基布置确定时，存在一个最优梁高，使得轨道梁钢筋用量最小。进一步分析可知，当荷载和梁长度一定时，轨道梁的内力分布与桩和梁的相对刚度有关。在设计桩基支撑轨道梁时需试算出最优相对刚度，可使内力分布更合理且节省工程造价。同时，基于工程实例给出不同桩距下的最优相对刚度区间，可为类似项目的设计提供参考。     

增加海上风电安装船起吊高度的起重机设计方法研究

为了增加船用起重机的起吊高度,采取增加起重机吊臂长度的措施来实现。本文以460t海上风电吊装运输专用船起重机为例,在其原有四节吊臂架起重机的基础上设计出五节吊臂架起重机,利用有限元分析对其进行校核设计,协同调节吊臂及人字架结构参数以满足各种工况下的工作性能,重点在于合理构建起重机的有限元模型,其中首次运用带有预紧力的弹簧单元模拟人字架端部滑轮组和吊臂背部滑轮组之间的钢丝绳连接作用,进行设计对比分析,修正五节臂架起重机的吊臂和人字架结构参数以实现其轻量化。     

<十六>艇设计

<正> 艇是一种尺度较小,相对速率较高的船舶。本文主要介绍中速艇的设计,其博氏数范围在0.35到1.0之间。其下限与高速客船和渔船相衔接,上限已到达可以采用滑行艇线型的速度。这个速度范围的艇大都处于半排水半滑行的过渡状态。艇型以圆舭型为主,当Fn>0.7时采用     

球-环-柱型式球面舱壁静强度及承载能力分析

以球-环-柱组合壳型式的球面舱壁结构为研究对象,分析不同几何形状下球面舱壁结构静强度及承载能力的特性.为表征球面舱壁扁平几何形状,初步提出"扁平度"的概念,借助结构有限元软件,对系列不同扁平度球面舱壁模型进行计算,分析其对结构静强度及极限承载能力的影响作用.研究表明:当球面舱壁扁平度较小(约小于0.2)时,过渡环段的内表面应力强度问题突出,容易产生塑性变形并扩展至整个过渡环段,并在过渡环区域发生破坏;当扁平度较大(约大于0.7)时,球壳区域出现弯曲应力,初挠度影响较为敏感,易在初挠度区域产生塑性变形导致结构失效;建议扁平度取值范围为0.35~0.55,对应球面舱壁极限承载能力相对较高.本文的研究结论可为球-环-柱结构设计提供参考.     

球-环-柱型式球面舱壁静强度及承载能力分析

以球-环-柱组合壳型式的球面舱壁结构为研究对象,分析不同几何形状下球面舱壁结构静强度及承载能力的特性。为表征球面舱壁扁平几何形状,初步提出"扁平度"的概念,借助结构有限元软件,对系列不同扁平度球面舱壁模型进行计算,分析其对结构静强度及极限承载能力的影响作用。研究表明:当球面舱壁扁平度较小(约小于0.2)时,过渡环段的内表面应力强度问题突出,容易产生塑性变形并扩展至整个过渡环段,并在过渡环区域发生破坏;当扁平度较大(约大于0.7)时,球壳区域出现弯曲应力,初挠度影响较为敏感,易在初挠度区域产生塑性变形导致结构失效;建议扁平度取值范围为0.35~0.55,对应球面舱壁极限承载能力相对较高。本文的研究结论可为球-环-柱结构设计提供参考。