基于SolidWorks的AUV耐压舱体设计与校核

自主式水下航行器的耐压和密封是非常关键的两方面,基于SolidWorks软件对324型AUV耐压舱体进行了设计与仿真校核。综合考虑薄膜理论和不连续效应,根据NSGA-Ⅱ算法实现多目标优化,确定出直舱和封头的基本尺寸,利用美国海军试验水槽公式和稳定条件进行初步验证,以保证强度和稳定性。根据得出的几何尺寸在SolidWorks里完成三维建模,并在Simulation模块中完成数值模拟仿真,最终对舱体进行实际耐压试验,将结果和理论计算、软件仿真进行对比。针对直舱段舱体不同尺寸和材料进行了三维建模和数值仿真,得出相应结论。     

海洋探测型AUV壳体设计与强度校核

近年来,由于海洋环境探测的需要,探测型自主水下航行器(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)技术发展迅速。耐压壳体结构设计是自主水下航行器设计的重要组成部分。以《潜器系统与潜水器入级与建造规范》和《潜艇结构设计计算方法》为原则,对某海洋探测型AUV的耐压壳体结构进行设计,然后采用有限元仿真的方法对其强度和稳定性进行校核,最终得到满足设计要求的耐压壳体结构。     

球形大深度潜水器耐压壳体优化设计

文章考虑材料非线性以及初始缺陷的影响,提出了球形缺陷厚壳的非线性稳定性计算公式,其理论结果与实验结果相符,同时文中采用有限元方法验证了该理论公式的正确性;采用理论公式,对缺陷幅值半径比在0.1%～0.5%之间、厚度半径比在5%～9%之间的一系列球形大深度潜水器耐压壳体进行强度和稳定性分析;参考潜艇规范,对球形大深度潜水器耐压壳体进行了优化设计.     

一种基于CATIA二次开发的船体外形建模方法

  目的  在使用CATIA创建船体模型的过程中,人为因素较大且工序繁杂。为快速量取船舶型值、采用型值快速化三维建模,给出一种快速、高效的船舶建模设计方法。  方法  基于CAD与CATIA平台,运用面向用户的VB和Java语言,通过自动化接口连接CAD与CATIA模块对二者进行联合二次开发,以量取船舶各型线型值并转换为三维坐标点,快速建立三维型线,生成船体曲面。通过2个算例,验证二次开发程序的效率及可靠性。  结果  结果表明,所编写的二次开发程序可在CAD中将二维型线快速转化为三维型值点,并在CATIA中创建横剖线、纵剖线及半宽水线,实现了快速三维建模的功能。  结论  从2种不同船型的绘制结果可见,使用多平台协同设计技术具有多阶段建模、关联模型的技术特点,可以提高模型质量和绘制效率,极大地方便了用户使用。     

深水耐压壳仿生设计与分析

文章研究了千米水深蛋壳仿生耐压壳的设计理论与分析方法,首先采用Upadhyaya方程、N-R方程,分别建立了鸡蛋壳、鹅蛋壳形状函数;其次,设计了6 km水深鸡蛋壳、鹅蛋壳仿生耐压壳,并基于解析法和数值法,对这两种结构进行强度和稳定性研究;最后,建立了球形、抛物线形、柱形、椭球形等4种典型耐压壳的数值模型,与仿生耐压壳作对比分析。结果表明:解析法和数值法所得的经向应力、纬向应力、临界屈曲应力吻合良好,鹅蛋壳仿生耐压壳的强度和稳定性优于鸡蛋壳仿生耐压壳,具有较好的耐压特性;球形耐压壳储备浮力能力最优,鹅蛋形、鸡蛋形、柱形、椭球形、抛物线形耐压壳的储备浮力能力分别是球的87%、82%、68%、67%、66%;从储备浮力、壳内空间利用率、流线型、乘员舒适性等方面综合比较可知,鹅蛋壳仿生耐压壳可为深水耐压壳设计提供有效参考。     

基于TRIBON的船舶涂装设计研究

分析了船舶涂装生产设计现状,通过对TRIBON软件的Painting Areas模块研究,提取TRIBON三维模型中PADB数据库的信息,编制分段涂装工艺卡片快速生成程序,并在实船生产设计上进行验证。     

基于形貌优化的船用负压风机降噪设计

近年来,负压风机在船舶通风、散热、换气等方面发挥着重要作用。目前,负压风机存在噪声高、工作效率低等问题,如何降低风机噪音成为人们研究的重点。本文研究负压风机噪声产生的原因,在此基础上,利用形貌优化算法对船用负压风机进行降噪设计,降低风机工作的噪音,满足船舶对风机性能的需求。     

基于EFSHD的船体三维结构设计

随着CAD/CAM技术在船舶工业的广泛应用.船舶数字化在飞速发展.沪东中华造船集团自主研发的HD-SHM软件系统已被许多大中型造船厂和船舶设计所广为运用.本文以某船体分段为例.详细描述了利用HD-SHM的子系统EFSHD对其进行三维设计的过程,包括外板,甲板板及其内部骨架的三维设计.本文的研究结果对船体三维结构设计有一定的实际指导意义,船体的三维设计过程也为广大软件工作者提供了一个学习交流的平台.     

基于进化算法的双壳散货船结构质量优化设计

文章提出了船舶结构优化设计的一般步骤,分别对双壳散货船的纵向构件、横向构件、槽形横舱壁三部分建立了结构优化设计的数学模型.采用进化算法,对"漫海"号散货船进行了实例计算,结果表明经过优化设计,大大减轻了双壳散货船的结构质量,使之与未经优化的单壳散货船十分接近.     

Semi-submersible wind turbine hull shape design for a favorable system response behavior

Floating offshore wind turbines are a novel technology, which has reached, with the first wind farm in operation, an advanced state of development. The question of how floating wind systems can be optimized to operate smoothly in harsh wind and wave conditions is the subject of the present work. An integrated optimization was conducted, where the hull shape of a semi-submersible, as well as the wind turbine controller were varied with the goal of finding a cost-efficient design, which does not respond to wind and wave excitations, resulting in small structural fatigue and extreme loads.The optimum design was found to have a remarkably low tower-base fatigue load response and small rotor fore-aft amplitudes. Further investigations showed that the reason for the good dynamic behavior is a particularly favorable response to first-order wave loads: The floating wind turbine rotates in pitch-direction about a point close to the rotor hub and the rotor fore-aft motion is almost unaffected by the wave excitation. As a result, the power production and the blade loads are not influenced by the waves. A comparable effect was so far known for Tension Leg Platforms but not for semi-submersible wind turbines. The methodology builds on a low-order simulation model, coupled to a parametric panel code model, a detailed viscous drag model and an individually tuned blade pitch controller. The results are confirmed by the higher-fidelity model FAST. A new indicator to express the optimal behavior through a single design criterion has been developed.     

深海载人潜水器耐压球壳设计特性分析

回顾了国内外深海载人潜水器载人球壳的设计现状,对国际上6 000米级载人球壳的特征进行了分析比较,并采用塑性分析方法对不同内径的钛合金载人球壳给出了设计厚度和重量特性,分别探讨了安全系数、球壳内径、体积密度、球壳重量等设计因素.     

基于ProE曲面建模的三维船体造型设计

提出基于ProE曲面建模的三维船体造型设计方法,以满足三维船体造型设计技术需求.该方法将母型船型作为设计基础,使用Solidworks二次开发程序和VB编程语言计算设计船型的参数比例后,依据该比例修改母型船型.将修改后的母型船型导入到ProE曲面建模软件内生成三维船体模型,对该模型进行三维船体肋位设计和静水力计算后,使...     

藕节形大深度潜水器耐压壳体优化设计

藕节形切弧连接耐压壳体是大深度潜水器耐压壳体的一种新型结构形式.该文考虑初始缺陷和材料、几何非线性的影响,参考潜艇规范,采用外点罚函数(OPF)法的结构优化程序,研究了三藕节切弧连接耐压壳体的优化设计.在研究中,设计变量为耐压壳体的厚度半径比、球壳间距半径比、连接角,考虑强度、稳定性以及几何约束,使浮力因子最小.同时研究了设计变量在结构优化设计中的敏感性,以及设计变量对耐压壳体的浮力因子、强度和稳定性的影响.文中的研究结果可以为藕节形大深度潜水器耐压壳体的结构设计提供参考.     

基于克里金模型的潜水器耐压舱结构优化

本文研究Kriging建模和序贯加点相结合的方法,用于解决目标函数或者约束函数无法显式表达下的优化问题。在加点准则中为了避免出现龙格现象,改进了加点优化时步长要求,在优化过程中融入多种群遗传算法提高了序贯加点值的计算准确性。计算结果表明,改进后的加点准则在存在多区域或者多个极值点的情况下均可快速搜索到最优点位置。建立了载人潜水器载人舱以重量为优化目标,以强度要求为约束的球壳厚度优化模型,采用此方法在初始选取5个样本取样,序贯加点6个样本点,计算得到球壳的最优厚度值为50.5569 mm,可有效指导设计工作。     

基于Beta样条的船体型线交互设计系统的实现

本文介绍了一种基于Beta样条的船体型线交互设计系统。系统模拟手工设计过程,从型值表中自动读取型值并自动生在船体型线,曲线光顺性判别方法直观方便,图形输出方面可自动实现与Auto-CAD的DXF文件接口。     

用逼近目标规划模型进行潜艇耐压船体最佳设计

本文把最大限度地发挥结构最佳尺度和材料最优性能作为潜艇结构优化设计的第一追逐目标,运用目标规划模型,建立单目标非线性约束优化的目标规划模型,求解连续与离散混合变量的最优解,并全部圆整到规格化变量,最后获得规格化设计变量关于满应力设计和耐压船体较轻重量的相对有效解.     

基于CFD的船型优化设计研究进展综述

随着计算机技术的飞速发展以及最优化理论的不断完善,最优化技术已被引入船舶设计领域,并与先进的CFD技术成功结合,发展形成了崭新的SBD(Simulation Based Design)技术,该技术为船型优化设计和构型船型打开了新的局面,在国际船舶研究设计领域引起了广泛的关注.文中对船舶领域中的SBD技术的基本内涵及其所包含的主要关键技术进行了阐述和总结,同时对国内外该研究方向的发展现状与趋势进行了分析和评述.     

指定压力分布的螺旋桨设计

修改压力分布设计螺旋桨新型叶剖面来改进空化斗的工作已经进行多年,但是均基于薄翼理论进行二维剖面与三维叶剖面之间的转换.文中分别用B样条曲线和曲面表达二维剖面和三维桨叶,指定Eppler剖面的压力分布作为三维目标压力;将一个初始螺旋桨用B样条曲线表达其0.8R处的剖面几何;建立算法调整0.8R剖面对应的B样条控制多边形,进而调整桨叶几何,使得0.8R处三维面元法预报压力逼近目标压力.文中最后还讨论了高负荷时该剖面的压力分布情况.     

指定压力分布的螺旋桨设计

修改压力分布设计螺旋桨新型叶剖面来改进空化斗的工作已经进行多年,但是均基于薄翼理论进行二维剖面与三维叶剖面之间的转换。文中分别用B样条曲线和曲面表达二维剖面和三维桨叶,指定Eppler剖面的压力分布作为三维目标压力;将一个初始螺旋桨用B样条曲线表达其0.8R处的剖面几何;建立算法调整0.8R剖面对应的B样条控制多边形,进而调整桨叶几何,使得0.8R处三维面元法预报压力逼近目标压力。文中最后还讨论了高负荷时该剖面的压力分布情况。     

基于LS-DYNA的带球封头耐压结构深海碰撞仿真

深海潜器在近海底自航时存在着与海山、礁石等结构物发生碰撞的可能性,这种深海碰撞情况是潜器航行最危险的工况.本文基于非线性有限元程序LS-DYNA对深海碰撞过程进行数值模拟,分析碰撞过程结构损伤变形、碰撞载荷和能量变化情况,对剩余承载能力和结构失效模式进行分析.在此基础上,进一步探讨了撞击速度、静水压力、被撞物体的结构等撞击参数对于水下碰撞过程的影响,所得结果可以为潜器航行安全性提供参考.