基于有限元的尼龙板热膨胀性能分析

尼龙材料由于其良好的机械性能及热性能而被广泛应用于各种生产领域,了解掌握尼龙板材在不同温度环境下的热膨胀变形对于设备的维护和保养十分重要。本文从材料的热膨胀理论出发,以有限元的理论为基础,详细讨论尼龙板材在不同温度下发生的热膨胀变形,通过有限元仿真分析尼龙板材在不同温度下的热膨胀性能,得出尼龙板在一定温度范围内的热膨胀变化规律。     

某型柴油机重大故障原因分析

摘 要：通过对故障柴油机连杆、连杆螺栓、平衡块螺栓、排气阀、排气阀导管、活塞、缸套等失效件的理化分析，故障柴油机气门间隙的检查，连杆受力分析与气阀的动力学分析及疲劳计算，结果表明：故障柴油机的首断件为排气阀，排气阀断裂的原因是气阀间隙过大造成的，在气阀间隙较大的情况下，阀杆受力大大增加，其疲劳安全系数大大降低。以上理论计算和理化分析的结果为正确判断柴油机的故障提供了有力支持。     

某浮式生产储油船系泊系统配重块的改进设计

以海洋石油111、116浮式生产储油船系泊系统所采用的螺栓压紧对开型配重块为基础,认真研究了该系泊系统近年水下检测报告,重点分析了螺栓压紧对开型配重块失效的原因,并在此基础上研发了锁销型配重块。该新型配重块在受力性能上彻底改变了现有配重块的设计思路,能有效抵抗恶劣的环境载荷,防止配重块脱落失效,从而大大提高了系泊系统的安全性。     

CFRP补强(加固)钢筋混凝土开孔平板的试验研究

研究了体外粘贴碳纤维增强复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer)加固钢筋混凝土开孔平板的受力性能,通过5块开孔平板的加固试验,从破坏形态、开裂荷载、极限荷载和弯曲变形等方面分析构件的加固效果,研究粘贴层数、开孔尺寸和开孔位置等因素对构件加固效果的影响。试验结果表明,经外贴CFRP加固后,钢筋混凝土开孔平板的极限承载力、弯曲变形能力均得到明显提高,构件的抗裂性能也有一定程度的提高。     

螺栓预紧力对舰用汽缸力学特性的影响研究

针对螺栓预紧力对舰船设备力学特性影响研究较少的现象,以某舰用汽缸为例,研究螺栓预紧力对其力学特性的影响,对舰用汽缸在无螺栓预紧力和螺栓预紧力不同工况下进行对比,分析汽缸的变形和螺栓的强度。研究表明：为使舰用汽缸工作时发生较小相对位移,增强密封性能,在保证螺栓强度条件下应充分发挥螺栓预紧力作用,其预紧应力应控制在其材料屈服极限的45%～52%之间。     

某船用柴油机齿轮箱端盖安装间隙值研究

某船用柴油机齿轮箱端盖在设计时,齿轮轴两侧滑动轴承采用翻边整体轴套设计。在齿轮箱端盖和齿轮箱箱体之间设置初始间隙,通过端盖螺栓的预紧力作用来保证轴套的固定。针对齿轮箱安装工况,采用有限元法对轴套变形以及齿轮箱端盖与箱体之间的间隙值进行了计算和分析,研究了螺栓预紧载荷对轴套变形和齿轮箱端盖与齿轮箱之间的间隙值的影响规律,为合理的确定齿轮箱端盖螺栓预紧载荷以及设定对应的初始间隙值提供了依据。     

柴油机连杆部件变形和曲轴红套处滑移的修理工艺

文章结合实际介绍了柴油机连杆变形的检查方法、连杆变形的校正方法、连杆大端轴承内孔变形的修复工艺、连杆螺栓防断裂措施、连杆螺栓的维护措施等连杆部件修理工艺和曲轴红套处滑移的修理工艺。     

定位车齿条固定螺栓及孔的修配工艺

翻车机定位车传动齿条由数十块短齿条块组成,每块齿条独立安装,齿条与齿条之间有1个20mm的间隔;每块齿条两端各有1个¤30°-0.02铰制孔,中间有2个普通的¤32孔,分别用M30铰制螺栓和M30普通高强度螺栓固定在齿条安装基座上（见图1）。定位车在行走时,每块齿条制螺栓被剪断。     

调距桨桨叶连接螺栓过渡圆角光弹性试验研究

苛刻的空间尺寸要求和严酷的使用环境使得调距桨桨叶连接螺栓设计极为重要,为研究连接螺栓螺帽螺杆圆角过渡区域因截面形状突变存在的应力集中情况和应力分布规律,以某型调距桨桨叶连接螺栓联接组件作为试验模型,采用光弹性试验方法测得其应力分布和应力集中系数,并与有限元仿真分析结果进行了对比验证,为桨叶连接螺栓组件结构设计及其优化提供重要支撑。     

船用主轴法兰连接的有限元分析

针对某实船主轴的铰制螺栓法兰连接,采用有限元软件MSC.Marc对连接件进行三维实体有限元模拟分析,研究船用主轴在工作载荷下的工作工况。通过计算得到铰制紧配螺栓法兰连接在螺栓预紧力、螺栓过盈和主轴扭矩推力的影响下各部件的应力和变形情况。计算结果显示:法兰连接中最大应力出现在螺栓中;法兰上的应力水平并不高,且法兰盘上铰制孔到法兰盘边的应力较小。     

复合材料上层建筑分段吊装方案力学仿真分析

采用有限元法对复合材料上层建筑分段吊装过程进行力学分析并提出合理的吊装方案以控制吊装过程中的变形和应力.考虑到复合材料上层建筑的特点,建立钢骨架和复合材料壳板组成的有限元模型,分析不同起吊约束对上层建筑变形的影响;选取偏于保守的约束条件,进行加载求解.通过计算,对分段结构进行合理加强,确保上层建筑在吊装过程中不发生过大的变形和应力.结合工艺要求,提出4种吊装方案,计算每种吊装方案下上层建筑分段的强度与刚度特性,优选出较为合理的吊装方案.在此基础上还将上层建筑简化为钢骨架模型,分析钢骨架的变形和应力,进一步验证吊装方的合理性,并校核连接钢骨架和复合材料板格的螺栓强度,结合工程实际给出了最优的吊装方案.     

Time-domain structural analysis during block turnover and lifting using 2D flexible multibody dynamics

Ship construction involves the assembly of several blocks on a dock. When a block is lifted using a crane, it undergoes deformation. Until now, structural analysis has been applied in a few cases to evaluate the stress on such blocks. Therefore, this study proposes an evaluation method for time-domain stress using 2D flexible multibody dynamics. We adopt the discrete Euler-Lagrange equation to achieve robustness during the numerical integration of problems that involve high stiffness. We formulate the equations of motion of 2D shell elements based on the absolute nodal coordinate formulation, which is an efficient analysis technique for nonlinear and large deformation cases. We also derive the two types of kinematic constraints (ball and fixed joints) between the rigid and shell element, which can be attached to an arbitrary point. Based on the theories, we develop the program to build models, including 2D flexible multibody dynamics and several joints, and to solve the equations of motion efficiently. As a result, it is successfully applied to the dynamic analysis of the block turnover by a gantry crane and the block lifting by a floating crane. The von-Mises stresses that change over time are compared to the maximum yield stress and analyzed according to the wave direction.     

履带式起重机下车有限元分析方法研究

有限元方法能够较准确模拟工程机械局部受力和变形行为,但前提是采用合适的单元,更重要的是边界条件符合实际工况.针对履带式起重机下车有限元分析中存在的问题,提出了改进的分析方法.通过将单元数量、形状和排列方式进行配合,可以在使用较少单元数量的情况下获得较准确的结果.为了准确施加边界条件,用间隙单元模拟地面和履带的接触;用梁单元模拟回转支撑和固定螺栓,使局部刚度更接近实际情况,并使载荷在车架上的分布更真实.计算时考虑3种工况：起臂、吊载和转弯工况.将应力计算结果与实测值进行对比,大致吻合,证明了方法的可行性.     

全长粘结岩锚抗拔受力特性

根据锚杆与锚固浆之间界面耦合机理,分析了岩锚抗拔状态下界面剪应力的分布特征。基于变形协调得出小荷载情况下界面剪应力随离锚固受力点距离的增大成指数衰减,并随荷载增加,界面出现4个变形段,分离段和残余变形段随着塑性区开展产生非耦应力向远端传递。耦合区界面剪应力分布与小荷载情况不同,其相关模量参数可采用综合折减系数表示。同时,提出了单孔多锚杆受力剪应力衰减模型,并通过试验证示了现场锚杆在荷载逐级加大时,剪应力峰值强度的变化规律。     

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。     

船体分段钢结构焊接过程仿真

通过有限元与神经网络相结合的方法，模拟了船体上层建筑、舷侧分段钢结构典型部位的焊接过程，并对其温度场、位移场进行了仿真，分析了组焊工序、焊接工艺参数对上述分段钢结构焊接变形的影响。研究结果表明，采用有限元与人工神经网络相结合方法，可以快速分析、预测船舶钢结构的焊接变形，且仿真结果与实焊数值能较好吻合。并分析出影响船体分段钢结构焊接变形的主要因素是钢板拼焊后产生的残余应力，增加消除焊接应力工序，可以明显降低船体分段钢结构焊后产生的变形量。     

环氧树脂垫片在船舶机械机座设计中的应用

文章对船舶机械机座联接应用环氧树脂垫片进行了受力分析,给出了环氧树脂垫片总压应力计算和机座联接螺栓强度计算与校核方法,分析了机座联接螺栓在机械承受外力负荷时进行补充拧紧存在的安全危险,并提出了机座螺栓不宜在机械承受外力负荷时进行补偿拧紧的建议。     

水下爆炸冲击波作用下船体舱段变形试验研究

对舰船实尺度舱段在水下爆炸载荷作用下的船底板架变形进行了试验研究及理论分析。以舱段在水下爆炸的试验现象及结果为基础,通过平板模型求解药包在水下任意位置爆炸时舱段的刚体运动特性,以冲击波的入射能减去舱段刚体运动动能作为船底板架的弹塑性变形能,利用能量法,对船底板架应用薄板的大挠度弯曲理论进行局部变形求解。试验结果及理论分析表明:舱段模型在水下爆炸过程中会产生较大的刚体运动,船底外板变形区域主要集中在纵桁和实肋板交叉的板格内,理论求解的板格最大变形与试验结果较为一致。该文结果可对船体外板变形计算及局部强度考核提供数据及理论的参考。     

重力式方块码头的抗震动力性能分析

以抗震性能相对较差的带有卸荷板的重力式方块码头为研究对象,首先对其在静力荷载作用下的变形和等效应力及稳定性进行了初步分析,然后对其在规范拟静力地震作用下和基于动力时程的强震记录下的水平地震惯性力、水平和竖向变形、最大等效应力、抗滑移和抗倾覆稳定性进行了对比分析。结果表明强震作用下除了码头的抗倾覆和抗滑移验算外,对结构的水平残余变形和竖向沉降变形同样要给予密切的关注,按当前规范给出的标准进行抗震设计,罕遇地震下会存在一定的风险。     

基于ANSYS的船舶纵向下水弹性计算方法

随着建造的船舶载重吨位的逐年增大,下水过程中船体和船台结构的安全性越来越受到业界的关注.文章提出了基于ANSYS的船舶下水弹性梁计算方法,采用ANSYS参数化设计语言实现下水全过程仿真计算.所开发的程序考虑了船体梁弹性弯曲和墩木等支撑结构的弹性变形,可以准确地预报船舶尾浮及全浮滑程并判断是否存在尾弯及首跌落现象,计算出下水全过程中船体弯矩、剪力、墩木反力及其变化,为校核船体及船台强度提供了准确的荷载.文中还提出了在船尾部安装浮筒以克服尾弯的新措施.