基于三维切削理论的绞刀载荷分析*

绞吸挖泥船在作业过程中，绞刀载荷对施工影响显著。由于刀具作用于岩石和土壤的过程是三维的，针对传统的二维切削理论在绞刀载荷分析上的不足，研究了适用于绞刀的三维切削理论。研究二维切削情况下绞刀齿和被切削岩土块的力学平衡方程，提出了用于绞刀载荷分析的力学模型。在绞刀齿的三维坐标矩阵的基础上，进行载荷的坐标变换，给出绞刀的横移载荷、对地载荷和顶推载荷的表达方式。实例计算表明，所提出的绞刀的力学模型可以用于绞刀载荷的计算和分析，对于绞刀的设计和绞吸挖泥船的安全施工具有一定的指导价值。     

绞吸挖泥船大功率挖岩绞刀的荷载分析*

针对绞吸挖泥船在挖岩施工过程中绞刀荷载难以定量确定的问题，建立刀齿的坐标模型，根据施工参数判定刀齿大圈切削状态，利用单齿切削岩石的荷载模型建立绞刀整体的荷载分析模型，计算绞刀在不同转动速度、横移速度、姿态角度和岩层厚度等工况下的横向力、竖向力、纵向力以及绞刀功率情况，每种工况以正刀和反刀两种姿态进行分析。结果表明，无论正刀还是反刀施工，绞刀的转动速度和横移速度都对绞刀的功率消耗产生正相关影响，绞刀的姿态和泥层切削厚度对绞刀荷载的影响最大。     

基于MSC．PATRAN的绞吸式挖泥船绞刀结构强度分析

绞吸式挖泥船是一种常用的清淤疏浚工具，其核心部件之一是挖掘水下土质的绞刀。从绞刀的Pro／E三维造型入手．分析绞刀切削土壤过程，在受力分析的基础上，应用有限元软件MSC．PATRAN时绞刀应变应力状态进行了计算分析，为绞刀的设计制造和绞刀传动轴系校中与振动计算、强度校核计算提供参考。     

挖泥船绞刀二维清水流场数值模拟

基于时均N-S方程对绞刀内部及周边流场进行二维数值模拟分析,采用标准k-ε湍流模型与多参考系模型对绞刀进行动静耦合的定常数值计算,获得不同绞刀转速与泵吸流量组合时的流场状态。以定常湍流计算作为初始条件应用RNG k-ε模型和滑移网格技术进行了绞刀流场的非定常数值计算,得到了流场参数随时间变化及动静区域间的影响与干涉。研究成果有助于初步认识绞刀内部及周边流场,可供绞刀设计及挖泥船施工参考。     

绞吸式挖泥船挖岩绞刀动载荷模拟分析

综合绞吸式挖泥船工作时各种挖掘工艺参数、绞刀结构尺寸及疏浚岩石的切削原理,提出一种绞刀动载荷分析方法,利用VB编制了一套绞刀动载荷模拟分析软件,对WY-4200型绞刀进行模拟分析,所得结果可为该设备的强度分析及挖掘工艺参数的制定提供参考依据.     

基于三维离散元法的绞刀运转效能分析

针对不同绞刀结构下的运转效能影响机制问题,基于离散元(DEM)法,研究了锥型绞刀和冠型绞刀在切削土体过程的工作效能。结合工程实际数据,在三维离散元软件YADE中进行通用型绞刀头建模,并验证其数值模拟可靠性。优化绞刀结构形式,建立了新的锥型绞刀和冠型绞刀的三维模型并模拟分析了两者在不同工况下的切削过程。结果显示,锥型绞刀较冠型绞刀具有更优的挖掘效能。     

绞吸式挖泥船绞刀切削受力及其影响因素分析

针对绞吸式挖泥船绞刀的磨损快和挖掘效率低等实际工程问题,对挖泥船绞刀进行切削受力分析,建立绞刀作用力计算模型,利用数值计算方法计算绞刀在不同切削角和包角条件下的作用力,得到了绞刀的切削角、包角与其受力之间的影响关系,给出绞刀切削角和包角的优化理论值范围。     

内河型绞吸船水库清淤作业的绞刀选型

内河型绞吸船是水库清淤作业的主流装备。在疏浚作业中，施工土质的类型是影响绞刀外形尺寸、刀臂数量和绞刀功率等参数的一个重要因素。针对不同土质选择合适的绞刀类型，有助于增加产量，提升施工效率。本文搜集了国内外绞刀尺寸参数，对国内相关工程的施工数据进行分析，计算绞刀的切削效率和配置功率，总结出适用于不同土质的绞刀综合配置方案。     

浅谈海洋环境下常见载荷的计算

在研究海上设施受到的环境载荷时,要考虑所处海域的环境条件。所确定的环境载荷的设计标准,是按照所处海域中可能遇到的最恶劣的环境条件,并参考中国船级社《海上固定平台入级与建造规范》的规定来确定的。对于研究工作载荷,也是根据平台的不同状态,根据静载荷、动载荷的不同状态,在各个工况下选取最危险的状态进行分析研究。     

基于岩石切削理论的超大型绞吸挖泥船绞刀动载荷分析

针对绞吸挖泥船疏浚岩石的工作特性,基于绞刀几何模型、运动学模型和动力学模型对绞刀疏浚岩石时的受力及其载荷波动性进行数值仿真。通过数值仿真切削功率和实际切削功率的对比进行了结果可靠性验证。利用Matlab/VB编制了研究绞刀受力以及载荷波动性的仿真系统。所得结果可为研发疏浚岩石关键设备提供参考依据。     

基于CFD的FPSO风载荷规范计算适用性研究

[目的]目前,设计人员多使用针对大型油轮的OCIMF规范和针对海上平台的API规范对FPSO风载荷进行计算,但因FPSO船舶上层建筑更为复杂,需进一步研究这2种规范对于FPSO风载荷计算的适用性。[方法]建立具有通用型上部模块的某30万吨级大型FPSO数值模型,对恶劣海况下不同风向角、横倾角下的FPSO所受风载荷进行数值模拟,分析其中存在的遮蔽效应;与规范计算结果进行对比分析,讨论在风载荷作用下FPSO受到的横倾力矩。[结果]结果显示,船舶正浮状态受到的最大风载荷和横倾力矩出现在270°风向角;船舶横倾状态下受到的风载荷和横倾力矩比正浮状态更大,最大横倾力矩出现在10.5°横倾角280°风向角;采用API规范和OCIMF规范得到的FPSO风载荷计算结果与CFD计算结果相差较大,二者在270°风向角的结果与CFD分别相差13.6%和24.5%。[结论]数值仿真给出的流场细节有利于分析上部模块间的遮蔽效应,能够较为准确地预报船舶所受到的风载荷,可以为考虑遮蔽效应的FPSO稳性设计提供参考。     

基于极限状态法门式起重机结构有限元计算

基于极限状态法对某造船门式起重机结构强度、刚度进行校核,依据GB/T 3811—2008《起重机设计规范》对造船门式起重机的各种工作状况进行分析,计算不同工况的载荷并将载荷进行组合。利用ANSYS Workbench软件建立该造船门式起重机金属结构有限元计算模型,根据载荷组合进行有限元数值计算。结果表明:其强度、刚度满足要求,为造船门式起重机金属结构的设计提供了理论依据。     

“天鲲号”绞刀齿拆装起吊装置技术方案

船员应对磨损严重的绞刀齿进行及时更换,以保证船舶施工持续进行,而更换绞刀齿主要依靠人力或者专用装置。根据绞刀施工特点,并结合船舶相关设计图纸,对绞刀齿拆装起吊装置技术方案进行设计。利用相关计算手段,对该技术方案可行性进行分析和论证。将起吊装置成功应用到疏浚施工现场,解决了人力无法胜任的重型绞刀齿拆卸和安装的难题,提升了船舶性能。研究成果可为类似工程提供参考。     

冰载荷下的船舶运动建模

针对破冰过程的几个典型阶段,分析和计算冰载荷对船舶的作用力,并应用破冰船模型考察了冰载荷在不同的冰密集度、冰厚以及不同航速下对船舶的不同影响。计算结果表明:冰厚、海冰密集度和航速对船舶所受到的冰载荷作用力皆有影响,其中冰厚和航速对其影响较大,海冰密集度对其影响相对较小,但船舶所受冰载荷作用力皆因这三种因素的增大而增大,所采用的计算模型可为后续冰载荷计算提供一定参考。     

深水消油剂水下连续油管动态模拟分析

针对深水水下消油剂喷洒过程中连接海面作业船舶和海底喷洒头之间的连续油管会受到波浪、海流等环境条件的影响,从而增加了海上作业风险的问题,使用orcaflex分析软件对连续油管在不同工况、不同载荷情况下的下放过程进行动态模拟分析,讨论各种因素对连续油管状态的影响。     

老龄自升式平台极限承载能力分析

对某自升式钻井平台在完好状态和受损状态下的极限承载能力作了研究.通过逐级增加载荷的方法,对平台结构进行非线性分析,具体依据基础约束模型、载荷类型、载荷作用力方向,得到36种计算工况,分别进行完好平台和老龄平台的极限承载分析.根据结构极限状态判定准则分析得出平台的极限承载能力,计算平台的强度储备系数RSR,从而分析平台的强度储备.同时,研究分析了老龄平台在受损状态下对强度储备的影响,最后根据计算结果,对老龄平台的安全状况进行评估.     

大型绞吸式挖泥船绞刀轴系校中及安装关键技术研究

绞刀轴系作为大型绞吸式挖泥船的核心部件之一,校中计算分析在其设计阶段是必不可少的。国内外各研究机构尚未对疏浚设备轴系的校中提出规范性的指导意见,其计算方法主要参考船舶推进轴系校中计算。文章以6 500 m3/h大型绞吸式挖泥船为例,对模型进行简化,综合考虑各因素对6 m和36 m水深工作状态以及水平悬吊安装状态的轴系进行校中计算分析,并提出安装建议,指导船厂安装,结果表明,所提出方法为疏浚设备轴系校中及安装提供理论基础,具有重要指导意义。     

舵桨装置基座及加强结构的强度研究

舵桨装置基座及加强结构为舵桨合一悬挂装置的支撑结构，其受力状态和结构形式复杂。该文通过分析舵桨装置的工作运行特点，提出了该基座及加强结构在不同海况、各种工作状态下的载荷计算方法，通过结构有限元分析，对这部分结构进行了综合优化，从优化结果可见其应力分布较为合理。     

挖泥船绞刀参数化三维建模

绞刀是绞吸式挖泥船的关键机具,对提高挖掘功效具有决定性作用。根据现有土壤切削理论和疏浚施工实践,分别建立了绞刀结构形状与不同类型土质的关系,绞刀切削动力特性与土质特性关系的数学模型,以及各种绞刀刀齿模型库。在VB语言环境下对三维建模软件SolidWorks进行二次开发,实现了绞刀参数化三维建模。设计者输入土质、产量或功率等参数即可得到相应的三维绞刀。这种参数化三维建模的方法使用简便、立体感强,既缩短了设计周期,又提高了设计的精度,更便于绞刀的应力分析和优化设计。     

边界尺寸对爆炸冲击载荷作用下薄板响应影响仿真研究

舰船舱室在遭遇反舰武器攻击时会受到高强度冲击波载荷对舷侧板的毁伤作用。对不同边界尺寸下的薄板在爆炸冲击载荷作用下的挠度变化的时间历程响应进行理论分析和数值模拟。根据板的弹塑性变形理论,通过能量法建立修正后的薄板在爆炸冲击载荷作用过程中的动态响应方程,并通过数值模拟建模仿真计算与理论计算值及试验值对比,验证在不同边界尺寸下该理论计算方法有较好的可靠性及精确度。