体-壳单元组合建模法在圆柱壳开孔结构有限元分析中的应用

研究体-壳单元组合建模法在圆柱壳开孔结构有限元分析中的应用,主要考虑多点约束(MPC)法在处理体单元与壳单元连接时的计算精度和效率。在Ansys中建立相应的模型,并与全壳单元模型及全实体单元模型的计算结果进行对比。结果表明,采用体-壳单元组合建模的模型在孔周壳板应力、结构屈曲模态及极限失稳响应等方面的计算结果与全壳单元模型及全实体模型偏差较小,结果比较可靠。     

水下结构数值计算中面体单元连接技术及力学试验研究

结合有限元分析软件ANSYS对大潜深、大开口观察窗壳体结构模型的静态力学性能进行了数值分析及试验研究。计算模型考虑了材料非线性、几何非线性的影响。球壳采用面单元建模,观察窗窗座采用体单元建模,减少了计算规模,节省了计算时间。针对这2种不同自由度单元的连接,采用了不同的面体单元耦合技术,讨论了它们对静态力学性能结果的影响,在此基础上进行了试验研究。试验表明,本文所建立的有限元模型和计算策略准确可靠,可供设计时使用。同时也表明了在数值计算中采用MPC接触方法的面体单元耦合技术精度更高。     

壳单元和实体单元模拟爆炸荷载作用钢板动力响应的差异性比较

以舰船舱室钢板为研究对象,利用动力分析有限元程序Ls-dyan,分别采用壳单元和实体单元2种建模方式对爆炸荷载作用下钢板的动力响应进行数值模拟研究.对比钢板的应力分布云图、中线上各点最大位移曲线图,发现2种方法计算结果与试验值大致吻合,采用壳单元建模在保证计算结果准确性的前提下可以大大提高计算效率.如何正确地选择单元进行分析是数值模拟很重要的一个环节,通过对壳单元和实体单元计算结果的初步对比,为舰船舱室数值模拟研究如何选取单元提供参考.     

壳单元和实体单元模拟爆炸荷载作用钢板动力响应的差异性比较

以舰船舱室钢板为研究对象,利用动力分析有限元程序Ls-dyan,分别采用壳单元和实体单元2种建模方式对爆炸荷载作用下钢板的动力响应进行数值模拟研究。对比钢板的应力分布云图、中线上各点最大位移曲线图,发现2种方法计算结果与试验值大致吻合,采用壳单元建模在保证计算结果准确性的前提下可以大大提高计算效率。如何正确地选择单元进行分析是数值模拟很重要的一个环节,通过对壳单元和实体单元计算结果的初步对比,为舰船舱室数值模拟研究如何选取单元提供参考。     

船用膜片联轴器的膜片组件简化建模方法及模态试验

针对船用膜片联轴器的膜片组件螺栓连接的复杂性问题,基于薄层单元法对膜片组件的有限元模型进行简化,提出一种新型简化建模方法——结构分割法。对模型静刚度进行计算,确定结构分割法中结合面单元的弹性模量和泊松比。该方法相较于传统的薄层单元法计算效率更高。将结构分割法模型的模态仿真结果与试验结果进行对比,结果表明,结构分割法模态分析得到的振型与试验测得的前三阶振型吻合较好,固有频率误差均在10%之内,验证简化模型仿真的正确性,可为船用膜片组件结合部动力学快速有效建模提供思路。     

拼装式浮箱工程船船体及连接装置强度有限元分析

利用有限元分析软件MSC.PATRANNASTRAN对某拼装式浮箱工程船进行整船有限元分析。针对螺栓连接结构的分析,采用MPC模拟和实体模拟两种方法进行比较。结果表明,波浪中拱工况全船结构应力最大,且高应力发生在主浮箱前端壁附近的连接装置及船体结构处。采用实体单元模拟螺栓连接,能更有效地反映浮箱之间的连接特性,此方法更为合理。     

基于全船建模的航速对船首外飘砰击影响研究

建立二维楔形体入水模型,验证入水砰击仿真方法可靠性,对集装箱船体进行全船体建模,导入船体运动参数,增加船体的纵摇运动,采用一般耦合算法(General coupling),流体域用Euler单元模拟,船体设为刚体,划分为Lagrange有限元网格,对船体进行入水仿真.对比不同工况下的结果表明:全船模拟时船型纵向斜升角会发生变化,导致航速对船首入水砰击压力的影响较大,随着航速的增加,入水砰击压力变大,同时航速还会使砰击压力峰值位置发生变化.     

基于参数化表达的船舶结构有限元分析方法

针对船舶的结构特点,文章提出了一种船舶结构参数化有限元分析方法,解决了常规方法中建模效率低以及建立的模型难以修改等问题.该方法运用面向对象的编程技术封装了建模过程中诸如网格划分、构件连接处理等复杂的操作,从而提高了建模的效率.采用参数化的方法建模,在设计的整个周期内都可以通过参数对整个船体结构模型进行修改.建立参数化结构模型与专业有限元软件的接口,通过有限元软件完成结构有限元分析.通过对一条散货船的有限元分析,证明了该方法相对于传统方法的优越性及其工程实用性.     

间隙单元在独立舱式液货船强度计算中的应用

独立舱式液货船一般采用垂向支撑垫块连接独立舱和主船体结构。针对某型独立舱式液货船,采用通用的NASTRAN间隙单元来模拟各种装载工况下垂向垫块的支撑作用,并将计算结果与常规做法采用的杆单元模拟结果进行了比较,表明了在独立舱式液货船的直接计算中采用间隙单元模拟垂向支撑垫块的可行性和准确性,同时也能够提高计算效率。研究了间隙单元刚度对计算结果的影响,结论是垫块的刚度整体提高对支反力的影响较小,整体降低对支反力影响较大。     

舰船管路阀组单元振动特性分析及结构参数优化研究

管路阀组单元是舰船管路系统中的重要组成部分,阀组的振动通过阀组架传递到船体,从而引起船体的振动与噪声,对阀组结构进行优化以减小传递到船体的振动,对舰船振动与噪声控制具有重要意义。利用有限元软件ANSYS建立阀组单元的有限元模型,对阀组单元进行振动响应分析,得到阀组单元在垂直和水平载荷激励下的加速度振动特性。通过分析阀组架的阀架臂长、布置间距和阀架角钢尺寸等结构参数对振动的影响,对这些参数进行组合设计并优选结构参数,提出优化方案,使得阀组单元的声振特性得到了有效改善,传递到船体的振动加速度降低了10 dB。     

索结构六节点等参元非线性有限元法

针对索结构几何非线性的特点,提出了一种六节点等参数单元有限元模型,采用5次多项式作为位移插值函数及单元初始形状函数,假定索是理想柔性,且满足胡克定律,基于修正的Lagrangian坐标描述法,建立了非线性有限元基本方程和切线刚度矩阵,利用Newton-Raphson法进行求解。     

基于ABAQUS二次开发的索单元

基于大型通用有限元分析软件ABAQUS计算平台,利用该软件提供的用户单元子程序UEL接口,以悬链线单元为基础,推导了迭代分析公式,向ABAQUS中添入悬链线单元的刚度矩阵及等效荷载列阵,扩充ABAQUS单元库,使悬链线索单元用于ABAQUS有限元分析,并采用Fortran语言开发了接口程序,研究结果表明,所研制的接口程序开发思路正确,计算精度满足要求。     

基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子

采用两种奇异单元模拟裂纹尖端应力应变场的奇异性,建立了相应的计算裂纹尖端应力强度因子的ANSYS有限元模型。通过数值计算,分别考察了这两种有限元模型中裂纹尖端附近区域网格参数的变化对应力强度因子计算精度的影响,比较了应力强度因子对各个参数的敏感程度。发现采用20节点奇异元的有限元模型计算的应力强度因子几乎与网格参数无关,其计算结果更稳定可靠。该模型能够用于船舶及海洋工程结构中含裂纹构件的应力强度因子计算。     

新型无钴低铍铜基电阻焊电极合金性能研究

研制了一种新的无Co,低Be电阻焊电极合金CuNiBeZrCrRe.研究表明该合金具有较高的硬度、导电率、软化温度,满足服役条件苛刻的无汞高速焊轮材料的使用要求,可广泛应用于要求较高的电阻焊电极材料.并且该合金不含Co,Be的含量很低,因而降低了成本,减少了对人体和环境的污染,延长了电极的使用寿命,因而对于研究开发环保型焊轮材料具有重要意义.     

基于四面体单元的体素法计算导管架浮心及浮力

导管架的浮心浮力计算可以归结于圆柱体与水平面的求交计算。但是圆柱体连接节点与水平面的求交计算很难使用解析方法。本文提出将导管架模型分解为四面体单元,分析每个四面体单元与水平面的相对关系,从而计算得到其浮力和浮心,最终汇总得到整个导管架的浮力浮心。     

动力分析的面向对象有限元方法

面向对象方法(OOP，Object-Oriented Programming)作为一种开发大型软件的先进思想，已经在很多工程软件领域得到广泛的应用。怎样用面向对象思想中的封装性、继承性和多态性重新编写有限元动力分析程序，这是本文所要讨论的问题。     

冷藏集装箱有限元分析

采用COSMOSWORKS有限元分析软件 ,利用实体单元对冷藏集装箱进行静载荷工况的强度、刚度分析 ,计算出整个集装箱的载荷和应力分布 ,为箱体的设计与改进提供依据     

新型贮能元件超级电容器

超级电容器是贮能特性介于普通电容器和蓄电池之间的贮能元件，它具有功率密度高、充电时间短、使用寿命长的优异特性，它与蓄电池组合成的混合动力电源，可以满足多种用电设备对电源提出的功率密度和能量密度的要求。     

沉箱结构的有限元分析

某码头为大直径圆沉箱重力墩式结构,应用大型有限元分析软件ANSYS,对沉箱结构建立三维有限元模型,分别按考虑地基与沉箱作用和不考虑地基与沉箱作用进行计算。计算与分析结果表明,2种算法上部结构的计算结果相近,不考虑沉箱与地基共同作用的底板内力过于保守。     

采用边界元素法延拓舰船磁场

从边界积分方程出发,介绍利用边界元素法来进行舰船磁场延拓的方法。通过船模实验验证了该方法的有效性,实验表明该方法具有较强的工程实际意义。