修正的深潜器观察窗应力分析方法

开口结构的设计是大深度潜水器研制过程中的关键技术之一。国内现行的深潜器观察窗应力分析方法是在假设观察窗受力均匀的基础上推导出的,但这种假设与观察窗实际的受载情况存在偏差。因此文章在此基础上,根据相关试验数据及有限元仿真结果,对此计算方法进行修正,得到较为接近真实情况的计算方法。     

深海耐压结构观察窗应力分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一.文章针对大深度载人潜水器的观察窗,从理论上给出了观察窗的应力计算方法,由此可从理论上对观察窗的结构进行优化设计,进而探索观察窗变形计算方法和蠕变计算公式.     

载人深潜器观察窗的力学性能

载人球是深海载人潜水器最为关键的部件.在设计过程中,要准确了解观察窗在使用工况下的蠕变变形过程和强度变化过程,据此开展窗座设计.否则可能出现观察窗挤出窗座或者在蠕变过程中变形不协调使得密封失效,或者载人球整体抗压能力的降低.文章通过计算分析和试验两种手段,对深海观察窗的强度、蠕变、边界条件的影响进行了研究.观察窗与窗座之间的相对位移,文中认为由两部分构成:一部分是观察窗玻璃随时间的蠕变变形,另一部分为观察窗与窗座在海水压力作用下发生的挤压变形.文中采用有限元方法进行接触分析,了解在不同边界摩擦系数下,观察窗因海水压力产生的挤压变形.从加工出来的观察窗产品中,任意抽取了两套侧观察窗和两套主观察窗进行试验研究.对理论计算与试验结果进行了对比分析,相关结果可供工程设计参考.     

深海耐压结构观察窗应力分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一。文章针对大深度载人潜水器的观察窗,从理论上给出了观察窗的应力计算方法,由此可从理论上对观察窗的结构进行优化设计,进而探索观察窗变形计算方法和蠕变计算公式。     

基于Isight球形深潜器耐压观察窗座结构优化设计

观察窗座设计是深海载人潜器耐压结构设计中的重要部分。论文针对潜深1500m的球形耐压结构观察窗座设计进行了研究。选择了了适宜的观察窗形式,采用接触有限元方法进行数值模拟计算。以位移和最大应力值为优化目标,采用非支配排序遗传算法,对观察窗座内侧结构进行了多目标优化设计并给出了优化结果。     

弹性半空间地基上铰接板系的计算

本文针对实际工程中提出了弹性半空间地基上的多块双向铰接板系，采用有限元法计算，计算时提出了缩聚处理方法，使每个结点３个位移参数降低为１个，通过了结构处理，既保持铰接板之间的竖向位移连续，又满足铰接边法向弯矩为零的条件，从而使总体刚度方程的阶数从３Ｎ阶降低为Ｎ阶，有效地降低了内存要求和电算时间，计算结果表明，本文提出了的处理方法是切实可行的。     

基于有限元模型深海潜航器观察窗受力分析

大深度载人潜航器观察窗作为驾驶员观察周围环境的窗口,其受力情况复杂,直接影响整机的安全性,针对其受力情况进行分析.在传统理论分析方法的基础上,提出适用于锥台形观察窗位移、应力分析的方法,建立相应的位移和应力的理论分析模型,对2种边界条件下的位移和应力进行分析;利用有限元分析软件,对比理论计算和有限元分析结果,分析无网格和有网格2种方法的差异与优劣;建立观察窗位移试验台,对主、侧观察窗的轴向位移开展试验研究,并对试验结果进行分析拟合,最后将试验拟合结果与理论计算和有限元分析结果进行对比.对观察窗的Fatigue Life进行分析,分析的疲劳寿命结果代入Miner理论公式中,计算大观察窗和小观察窗的疲劳损伤情况.结果表明:理论计算结果可以较好地反应观察窗上的位移分布,有限元分析结果偏大;主观察窗的使用寿命为26432 Circle,侧观察窗的使用寿命为21359 Circle.     

基于有限元模型深海潜航器观察窗受力分析

大深度载人潜航器观察窗作为驾驶员观察周围环境的窗口,其受力情况复杂,直接影响整机的安全性,针对其受力情况进行分析。在传统理论分析方法的基础上,提出适用于锥台形观察窗位移、应力分析的方法,建立相应的位移和应力的理论分析模型,对2种边界条件下的位移和应力进行分析;利用有限元分析软件,对比理论计算和有限元分析结果,分析无网格和有网格2种方法的差异与优劣;建立观察窗位移试验台,对主、侧观察窗的轴向位移开展试验研究,并对试验结果进行分析拟合,最后将试验拟合结果与理论计算和有限元分析结果进行对比。对观察窗的Fatigue Life进行分析,分析的疲劳寿命结果代入Miner理论公式中,计算大观察窗和小观察窗的疲劳损伤情况。结果表明:理论计算结果可以较好地反应观察窗上的位移分布,有限元分析结果偏大;主观察窗的使用寿命为26 432 Circle,侧观察窗的使用寿命为21 359 Circle。     

深海耐压结构观察窗蠕变变形分析

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术问题之一.作者曾针对深海耐压开口结构的受力变形、蠕变以及耐压壳体变形协调等问题进行了计算分析和试验研究,并给出了观察窗应力的理论计算方法.文中进一步从理论上给出观察窗变形分析的计算方法和观察窗蠕变变形的计算公式.由此可对深海耐压开口壳体接触界面变形协调与水密技术进行理论方面的探索研究,为形成深海耐压开口结构优化设计的理论计算方法及相关技术标准的制定提供理论方面的支撑.     

锥边球扇形观察窗结构的协调性分析

观察窗等开口结构作为载人潜水器设计关键技术,是载人舱设计中的难点之一.文章基于数值计算方法重点开展了锥边球扇形观察窗结构分析和协调性研究.通过对球形潜水器观察窗的理论与数值方法比较分析,验证了接触有限单元法求解观察窗结构局部强度的正确性;进而通过改变窗玻璃与窗座接触面锥角,研究锥边球扇形观察窗整体应力水平与变形的优化,以及窗玻璃与窗座凸缘之间的应力集中系数与变形系数等协调性分析.最终基于接触有限元法,结合规范设计曲线,即可方便进行锥边球扇形观察窗结构的设计优化和工程应用.     

基于弹性波理论的深水吊缆非线性运动研究

针对深水吊缆非线性运动特性,基于弹性波理论建立了吊缆的动态模型,推导出吊缆的非线性运动方程,采用有限差分方法进行求解,与文献的试验值比较,结果吻合较好,验证了求解方法的准确性和可靠性;以谐波运动作为初始激励,计算不同水深时的吊载垂向运动响应并进行频谱分析,结果表明吊载的垂向运动响应时历为明显的非线性运动;同时给出了缆长4 500 m和3 000 m吊载处的垂向位移的计算结果,发现随着激励周期增加,3 000 m时吊载处的垂向位移幅值要大于4 500 m,且相差程度越来越大。     

基于非线性水弹性理论的舰船水动力分析

舰船在海上航行时,海风与波浪载荷等都是典型的非线性载荷,载荷导致的舰船结构受力和形变都处于动态变化过程中。为了提高舰船在风浪载荷下的结构强度,提高振动仿真的精度,有必要针对非线性载荷下的舰船动力学特性进行研究。本文系统介绍非线性水弹性理论的原理,并基于高阶元边界法进行了非线性波浪载荷的建模,并在Matlab中进行了舰船的非线性振动响应特征,具有重要的意义。     

基于弹性有限元分析的船体结构焊接变形研究

  目的  半潜式起重拆解平台的分段焊接变形直接影响着整个平台的尺寸精度和建造周期。  方法  为此,以典型的B514分段为研究对象,首先预测其焊接面外变形的趋势及数值,分析反变形施加以及焊接顺序优化的影响,提升分段结构的建造精度;然后,依据焊接规范梳理平台结构的主要接头类型及焊接工艺,并通过高效的热−弹−塑性有限元分析,研究典型接头的热−力学响应,获得对应的焊接固有变形;最后,将焊接固有变形作为力学载荷,通过弹性有限元计算,预测B514分段的整体建造精度,同时研究施加反变形和不同焊接顺序对分段建造精度的影响。  结果  基于固有变形的弹性有限元分析,所预测的面外变形与实际测量结果基本吻合,给出了面外变形的产生机理。  结论  通过高效的有限元分析,可以获得并构建焊接固有变形数据库,从而用于复杂分段结构的焊接变形预测,并且施加反变形和焊接顺序优化能有效降低焊接面外变形。