玻璃钢浮标拖体结构强度及稳定性分析

在Donnell理论的分析基础上，结合有限元软件分析了某型玻璃钢浮标拖体的结构强度和稳定性。首先，采用Donnell理论分析了经简化处理的拖体主体的稳定性，以此建立选择壳体参数的理论依据。接着，采用ANSYS软件对浮标拖体结构进行了一系列方案计算。综合考虑重量、强度和稳定性三个因素，分别变化了材料铺层方式、壳体厚度以及肋骨尺寸等参数，最终得到了符合设计要求的结构形式。     

超大潜深潜器结构重量控制措施分析

潜器下潜深度增加后,耐压壳体承受的海水压力也成比例增加.为了保证耐压壳体的强度和稳定性,在不更换壳体材料、不改变基本结构形式的情况下,壳体厚度将成比例增加,从而导致结构重量快速增长,结构重量与容积之间的矛盾更加突出.为了既保证耐压壳体的强度和稳定性,又确保潜器有效载荷不减少,必须采取有效措施控制结构重量.本文以典型带肋圆柱壳舱段结构为研究对象,以结构容重比参数为优化目标,采用解析法和有限元分析方法,在确保结构强度和稳定性的前题下,通过对超大潜深潜器结构重量进行优化计算,分析各项结构重量控制措施,从总体设计角度给出结构重量控制措施和建议,对超大潜深潜器设计和新材料研制具有一定的参考价值.     

移动式救生钟耐压壳强度与稳定性计算分析

救生钟初步设计阶段的强度与稳定与稳定性较核是根据潜艇规范或某些近似理论进行的。为研究整个钟体在各种载荷工况下的应力分布情况和总体抗失稳能力，采用有限元分析结构分析软件ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ进行整体计算，对救生钟整个耐压壳体的强度和稳定性进行了计及壳体局部开孔和曲率突变影响的有限元分析。分析中考虑了初挠度和弹塑性对耐压壳体失稳压力的影响，得到了后屈曲阶段的载荷－挠度曲线。从救生钟各种工况下的整体变形     

基于粒子群算法的环向加筋夹层圆柱壳体优化设计

为了获得环向加筋夹层圆柱壳体尺寸的最优化参数,首先参考一般环肋圆柱壳体强度与稳定性校核方法,并根据环向加筋夹层圆柱壳体应力分布规律和稳定性特征,提出环向加筋夹层圆柱壳体强度与稳定性校核方法;其次以强度与稳定性要求为约束、以结构重量最轻为目标,建立优化设计的数学模型,并利用粒子群优化算法完成了环向加筋夹层圆柱壳体的尺寸参数优化。最后探究了结构重量随极限潜深增大的变化规律。研究成果表明,利用粒子群优化算法进行环向加筋夹层圆柱壳体参数优化设计可以获得令人满意的结果。     

移动式救生钟耐压壳强度与稳定性计算分析

救生钟初步设计阶段的强度与稳定性校核是根据潜艇规范或某些近似理论进行的，然而由于救生钟结构的复杂性，设计者希望得到调及局部开孔和曲率突变影响的整个钟体在各种载荷工况下的应力分布情况和总体抗失稳能力，采用有限元分析进行整体计算是最理想的办法，而且也是很有必要的。故此，应设计单位的要求，我们采用结构分析软件ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ，对救生钟的整个耐压壳体的强度和稳定性进行了计及壳体局部开孔和曲率突变影响     

具有特殊肋骨型式的耐压壳体强度与极限承载能力分析

基于ANSYS有限元分析软件对具有装配型和宽扁型2种特殊肋骨型式的耐压壳体进行强度与极限承载能力分析.针对装配型肋骨的耐压壳体,对比其与传统加筋圆柱壳的强度特性,分析其在不同载荷下的应力分布,以及肋骨与壳体之间的装配间隙对极限承载能力的影响;针对宽扁型肋骨的耐压壳体,分别采用体单元和壳、梁单元进行有限元模拟,分析2种建模方式下结构强度及极限承载能力计算结果的差异性.计算结果表明：具有装配型肋骨的耐压壳体,外载荷与结构应力之间存在非线性关系,装配间隙越小,极限承载能力越强;具有宽扁型肋骨的耐压壳体,2种建模方式对其强度结果有一定的影响,而对极限承载能力的结果影响不大.     

特征载荷下海工管状结构屈曲临界载荷分析

圆柱形管状结构在海洋工程领域中应用较多，在进行结构设计时，需重点关注其侧向受载时的屈曲强度问题。通过理论分析和数值模拟，对比研究径向线性载荷变化下圆柱壳的屈曲行为，以经典的Donnell壳体理论为基础，得到圆柱壳的屈曲控制方程，并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件。采用有限元软件ABAQUS对线性变化径压下圆柱壳的屈曲进行数值仿真。分析得出径厚比是径向线性分布载荷下圆柱壳屈曲临界载荷的主要影响因素，三角形径压下屈曲临界载荷值约为均布径压下屈曲临界载荷值的2倍。     

蛋形水下耐压壳的屈曲行为研究

针对蛋形水下耐压壳结构的稳定性开展数值模拟研究,给出蛋形壳体的几何建模方法,基于Abaqus有限元仿真软件获得蛋形壳体的屈曲临界载荷和屈曲模态,并与Mushtri方程的理论结果进行对比研究,验证仿真模型的精确性。同时,为提高蛋形壳体的稳定性,提出一种加筋结构,研究加筋方式和加筋厚度等因素对壳体稳定性的影响规律,结果显示加筋结构对壳体的稳定性有显著增强效果,其中,环向加筋比纵向加筋效果更为明显,但加筋体厚度影响较小。分析还发现,壳体自身厚度对屈曲特征量的影响最大。     

藕节形耐压壳体强度与稳定性分析及优化设计

结合有限元理论,利用基于试验点的设计方法对藕节形耐压壳体进行优化设计。基于试验点的优化设计的相关理论,利用正交试验设计确定25组试验点。利用参数化建模的方法建立25组试验点对应的藕节形耐压壳体的三维模型。基于有限元理论,利用Workbench对其强度及稳定性进行分析,得到各试验点参数对应的最大应力、临界失稳载荷及壳体质量。根据有限元分析结果,构造最大应力、临界失稳载荷及壳体质量关于球心间距半径比、厚度及切弧角的响应面;利用遗传算法,结合构造的响应面,对藕节形壳体进行优化设计并利用Workbench对其进行校核,验证所设计壳体的安全性。     

正交各向异性圆柱壳的振动分析及比较研究

本文对静水压力作用下正交各向异性圆柱壳的自由振动特性进行了分析。基于Flugge壳体理论，列出了正交各向异性圆柱壳在静水压力作用下的振动微分方程，对于两端简支的边界条件，推导出关于静水压力和频率的特征方程。用代数方程求解公式得到方程的解析解。本文详细讨论了壳体参数（L／R、h/R)和材料特性参数（Eθ/Ex）等对振动特性的影响。本文还分析了应用Love-Timoshenko、Donnell壳体理论的计算结果与Flugge理论的结果差异，同时指出文献[1]的一个错误。     

潜艇圆筒形耐压壳体结构的分析与优化

本文讨论了潜艇圆筒形耐压壳体结构的分析与优化。强度分析采用迁移矩阵法,稳定性分析采用样条能量法。在此基础上,以壳体重量为目标函数对结构进行了优化设计。另外,还以潜艇典型耐压舱段为例讨论了变刚度肋骨对减轻重量的影响。为了方便初步设计,还给出了一些典型变刚度加肋圆柱壳的强度和稳定性近似分析公式。     

近水面拖曳浮标测试系统运动特性研究

通信浮标能提高潜艇通信性能,因此提出一种二级拖曳通信浮标,并设计一种近水面拖曳浮标测试平台。该平台由拖船与升沉补偿装置、拖体与拖缆等组成,可以模拟潜艇运动,用以测试拖曳浮标。为研究测试平台的动力学特性,首先建立测试平台和被测对象的动力学模型及其仿真模型,模型涵盖非线性波浪力计算、柔性脐带缆建模、深度模糊控制、升沉补偿装置以及多体刚柔耦合等,随后基于试验得到的被测对象水动力学参数,对测试平台在不同拖曳速度和拖缆长度下的拖曳试验进行仿真研究。仿真结果表明：拖曳速度增大后,一级拖体稳定深度可减小30%,深度波动幅度无明显变化,而被测对象的稳定深度增加20%以上,深度波动幅度可减小80%以上;一级拖缆的长度增加对一级拖体和被测对象的深度影响可忽略不计;二级拖缆长度的增加会导致一级拖体的深度小幅度增加,但不会影响被测对象的稳定深度及其波动幅度。研究结果可为潜艇拖曳系统测试平台的设计与试验提供理论参考。     

基于结构增抗技术的高腹板环肋双层圆柱壳声振设计研究

针对水下航行体降低线谱的要求,基于结构增抗技术进行环肋双层圆柱壳结构设计.从提高舱段结构针对线谱频率的机械阻抗入手,引入圆柱壳的圆截面内运动假设,运用Donnell壳体理论推导了有限长环肋圆柱壳振动声辐射的径向模态总阻抗;分析了环肋径向模态机械阻抗的变化规律,提出了一种高腹板环肋双层壳结构;并对该新型结构进行了声振特性分析,与从强度角度出发的常规双层壳结构的声学性能进行了比较.结果表明,增大肋骨的径向机械阻抗可提高舱段总的模态机械阻抗;增加环肋的截面积和惯性矩可以增大环肋的径向机械阻抗;高腹板环肋双层壳具有提高舱段整体的模态机械阻抗,能显著降低低频噪声线谱的优点.     

简支截顶圆锥壳固有振动特性分析及仿真验证

采用 Donnell运动方程和幂级数法,计算两端简支的截顶圆锥壳各阶周向模态下的前2阶固有频率,通过数值计算和有限元仿真对比,研究幂级数法计算圆锥壳固有频率的收敛性和准确性。此外,分析了壳体参数对前2阶固有频率的影响。     

简支截顶圆锥壳固有振动特性分析及仿真验证

采用Donnell运动方程和幂级数法,计算两端简支的截顶圆锥壳各阶周向模态下的前2阶固有频率,通过数值计算和有限元仿真对比,研究幂级数法计算圆锥壳固有频率的收敛性和准确性。此外,分析了壳体参数对前2阶固有频率的影响。     

应用于液体密封环境的电动执行机构设计

基于液体工作环境和客户需求确定的目标参数,对电动执行机构进行结构设计,比照参数指标要求确定了丝杆、减速机构、电机的关键参数。采用动、静组合的密封方式,并与铜衬套配合,提高了电动执行机构的密封可靠性。利用有限元分析软件对推杆和壳体进行力学仿真,通过对应力及变形结果分析,得出结构强度满足要求。     

I型金属夹层结构连接构件强度数值计算方法

激光焊接钢质夹层结构在国外已用于实船,其连接构件的强度特性是设计者关注的关键问题之一。应用有限元分析软件ANSYS,提出采用壳体连接技术和子模型法,对I型金属夹层结构的两种典型连接构件进行强度分析。通过与全部体单元模型计算结果进行对比,分析了多点约束、自由度耦合、约束方程和端面壳4种壳体连接方法和子模型法计算连接构件在面内、面外载荷作用下强度的计算精度。结果对比表明,在主模型网格划分合理的情况下,采用端面壳、壳—体多点约束的子模型法可取得较好的计算精度与操作简便性的平衡,同时,还可大大降低计算规模。     

三体组合式FLiDAR浮标概念设计及幅频运动特性研究

海上激光雷达测风浮标系统在使用的灵活性、测风能力和成本等方面,相对于海上测风塔具有绝对优势,能够更好地满足海上风剖面测量的发展需求。针对浮动式激光雷达测风浮标(FLiDAR Buoy)系统的研发,提出新型三体组合式激光雷达测风浮标体的概念设计,并研究了其幅频运动特性。考虑测风浮标的稳性、运动响应和设备搭载的要求,对浮标体的结构及技术性能进行概念设计,并对主要搭载设备进行布置;在风浪联合作用下,对浮标体的完整稳性进行计算和分析,依据规则对其稳性衡准数K进行校核;忽略浮标体甲板以上的结构建立水动力模型,采用三维势流理论和Morison公式,计算分析浮标体的幅频运动响应特性,重点研究了浪向、水深和单体间距对浮标体RAOs的影响。结果表明,新型的浮标体设计较为合理,幅频运动性能良好,满足稳性的要求,浪向和单体间距对其RAOs影响较大,水深变化对其影响较小。     

壳体对接焊工艺的数字仿真研究

利用ANSYS软件,对圆柱壳体圆周对接焊进行数字仿真分析.仿真过程采用双椭球体热源模拟焊接电弧,利用生死单元模拟焊料填充过程,真实再现了实际的焊接过程.通过数值计算总结了壳体圆周焊的焊接温度场、残余应力场和焊接变形的规律,探讨了焊接工艺以及结构尺寸对焊接残余应力及变形的影响,同时通过与实验测量值的比较,验证了仿真分析的可靠性.采用的数值仿真方法及提出的优化焊接工艺可为工程实际提供参考,具有理论和实用价值.     

深水作业浮标系泊系统研究与设计

以工作在我国南海海域、工作水深为500 m的深水浮标为研究对象,采用理论分析和数值计算的研究方法 ,对其系泊系统进行了研究设计,在满足相关要求的前提下对浮标外形进行总体设计,并对浮标的水动力系数及波浪载荷展开研究,根据浮标的水动力性能,利用锚泊分析软件对浮标作业状态进行数值模拟分析,最后根据API规范对系泊链进行强度校核,经过优化设计研究出一套稳定可靠的系泊系统。