船舶轮机叶片失效与改进有限元分析

针对在水介质中工作的船舶轮机叶片,基于有限元法建立了典型的叶片模型,为了对比有限元网格划分对分析结果的影响,对叶片模型进行了不同网格划分,获得叶片的应力场和位移场的分布,为叶片失效分析提供技术支持;同时为了防止叶片断裂失效,降低叶片应力,对结构采用了卸载槽的改进设计,分别对不同半径的卸载槽叶片结构进行了应力和应变分析,得出采用半径为10mm的卸载槽结构设计利于应力水平降低,可提高叶片的工作寿命。     

间冷循环冷却叶片强度计算方法

进行了间冷循环高压涡轮叶片与轮盘耦合的强度计算。高压涡轮工作叶片属于带冠气冷空心叶片,叶根为枞树型。由于其结构的复杂性,所以三维造型和网格划分都具有很大的难度。在前期的模型处理中,优先考虑了叶根工作齿接触面的单元质量,在沿接触面法向放置了两层高质量、小尺寸的接触单元,目的是能详细地模拟叶根接触部位的应力分布。本计算的主要目的是对冷却叶片强度计算方法进行探讨研究,为了了解冷却叶片及轮盘榫槽部位应力分布情况,必须将叶片与轮盘进行耦合计算,但在计算时只讨论叶片以及轮盘榫槽处的应力,轮盘其他位置的应力不在本计算中讨论。计算模型取1/86轮盘1只叶片作为分析对象,采用的几何模型是按设计图的名义尺寸,使用Pro/E建立的三维模型,计算时使用专业网格划分软件ANSA划分网格,ABAQUS软件进行计算分析。     

船用排气门的热机耦合应力分析与结构优化

针对某船用排气门在工作过程中发生失效的问题，基于有限元法，建立气门的热机耦合模型，结果发现该气门失效位置安全系数低于设计要求。为了提高气门性能，基于气门结构参数，分别考察气门锥面角度α、颈部过渡半径Rn、颈部过渡锥角β与爆压时刻、落座时刻气门失效位置的应力关系，并进行优化计算。结果表明：改变气门锥面角度值能有效降低气门失效位置应力，颈部过渡半径与颈部过渡锥角对气门失效位置应力影响较小。气门锥面角度为45°时，爆压时刻、落座时刻气门失效位置的应力分降低了45.3%、44.7%，安全系数高于设计要求。研究结果可为排气门的设计制造提供参考。     

基于有限元分析的船舶结构设计

采用Ansys有限元分析平台构建全船模型,通过插值和网格划分2种方法划分模型网格,并在不同载荷情况下,通过3种力学方程模拟和校核船舶模型的抗损程度以及承载强度,分析船舶结构性能,完成船舶模型结构尺寸优化.结果显示:该方法能够获取不同载荷下船舶不同结构部位的应力分布结果,不同载荷下,船舶首部舱段结构和甲板支撑结构发生显著...     

三维网格重划分技术及其在焊接数值模拟中的应用

在结构焊接数值模拟中,运用热弹塑性有限元方法进行分析的主要问题是计算时间长、内存需求大.由于热影响区具有高度的非线性特征,温度、应力应变梯度较大,单元应当划分得很细;而远离焊缝的绝大部分区域仍然处于线弹性状态,单元可划分得相对较粗.这样就可对焊接构件不断进行网格重新划分,使细密的网格随着热源一起移动,从而减少计算的规模.研究了三维六面体网格重划分技术,进行不同网格之间的变量映射,实现模型网格重划分前后分析步的衔接.对平板和圆管的焊接分别进行了网格重划分和完整网格模型条件下的数值模拟,提取了焊接温度、焊接变形和残余应力.结果表明,网格重划分技术在保证计算精度的前提下,提高约30%的计算效率.     

基于URANS模型的槽道侧推器水动力性能数值计算方法

对于侧推器的研究常采用模型试验和公式推导的方法,这些方法对于侧推器的设计研究成本较高,且无法获得槽道内的精细流场。在CFD计算中,采用MRF方法计算误差较大,为此,对照1308和1308-B槽道侧推器试验,采用全流域结构网格的URANS模型对试验进行了仿真计算,探究了边界条件、计算域、结构网格密度和时间步长对计算结果的影响,并最终确定一套计算方法对试验结果进行了验证,发现数值计算结果与试验的吻合度较高。误差在6%以内。在此基础上对不同叶片数的1308和1308-B槽道侧推器不同螺距比下的水动力和流场特性做了计算分析。     

防护装置粘接强度对爆炸切割冲击波的影响

为了提升爆炸切割过程中防护装置的防护能力,从防护装置与待防护结构的接触着手,采用胶粘的方式来固定防护装置.利用Ansys/Ls-dyna软件对不同粘接强度的防护装置进行防护仿真,采用TIEBREAK关键字模拟防护装置与有机玻璃板的粘接过程,并设置不同的失效应力来模拟不同粘接剂的粘接情况.结果表明,提高关键字中的失效应力,使得冲击波超压峰值降低了 35.2％.但当失效应力达到一定数值后,继续提高失效应力,防护效果提升不明显,冲击波超压峰值最多降低了 39.4％.     

基于IIW准则的焊接接头多轴疲劳强度评估

多轴疲劳失效是焊接结构的主要失效模式之一。本文基于IIW多轴疲劳准则,结合切口应力法,采用1mm与0.3mm两种虚拟半径,对当前比例加载与非比例加载下的多轴疲劳实验数据进行了对比研究,结果表明：较之于名义应力法,两种虚拟半径下的切口应力系统数据点分散带 从1:3.06分别降至1:2.01与1:2.15,虚拟半径取0.3mm在多轴疲劳分析中是可行的;两种虚拟半径下的实验数据点分布均与厚度相关。在此基础上,本文在1mm与0.3mm两种虚拟半径基础上引入了0.5mm的虚拟半径,针对不同板厚引入不同虚拟半径进行有限元分析,数据点分散带 进一步降至1:1.78,拟合得到存活率PS=97.7%的S-N曲线,其斜率m为5.7,疲劳等级FAT为500MPa。     

基于有限元法的船舶轮机叶片改进设计研究

为了对船舶轮机叶片进行改进优化,本文通过建立的叶片有限元模型,计算轮机叶片在以水作为介质状态下的应力和应变数据,并对应力和应变数据进行可靠性分析,同时为了保证轮机叶片的正常工作,通过对轮机叶片的材料进行改进,利用多物理场有限元仿真软件COMSOL,计算3种不同材料的轮机叶片在流场中的应力和应变并进行对比,对轮机叶片的设计和改进具有重要的参考价值。     

基于SESAM软件的张力腿平台疲劳强度分析

以张力腿平台为研究对象,建立有限元模型,通过对结构进行总体强度分析,确定疲劳关键区域和关键点。然后建立关键区域的局部模型,对局部模型的网格划分方法进行研究,利用SESAM软件中的Sestra模块计算应力传递函数。最后基于Stofat模块,采用线性外推法得到疲劳关键点处的热点应力,根据S-N曲线,计算出结构的疲劳寿命。结果表明,张力腿平台的疲劳强度满足设计寿命要求。     

客滚船EEDI研究

能效设计指数(EEDI)对客滚船的要求于2014年4月的第66次环保会上给出。与常规船不同,客滚船属于定制型船舶,影响EEDI结果的参数众多,而且参数之间相互影响、制约。文章首先对计算公式做了详细分析,之后针对几型具有代表性的客滚船的载重量、航速、吃水、主机功率,分析其变化对EEDI的影响敏感度,得出国内航行及中韩航线客滚船当前的EEDI水平,并对如何有效地提高EEDI给出了合理的建议。此外,还对EEDI于客滚船的意义及当前规范存在的某些不合理之处给予了适当评价。     

基于Monte-Carlo仿真的可修产品任务成功率#$NL计算方法及应用研究

当产品任务维修性设计允许其在线维修且任务剖面的时间要求具有一定的弹性时,通过理论方法计算产品任务成功率的解析解存在较大难度。针对该问题,首先梳理并分析了相关概念；然后,通过推理在线可维修产品完成任务时成功或失败概率事件过程,建立了基于Monte-Carlo仿真的任务成功率计算方法；最后,通过示例展示了方法的应用方向及有效性。     

船舶光柴储交流微电网系统小信号的稳定性研究

针对容量有限、光储单元容量较低的中小功率船舶光柴储交流微电网系统的稳定性问题,提出基于光储逆变器的船舶光柴储交流微电网多级控制策略。建立由柴油发电机组模型、光储系统模型以及与网侧功率模型构成的船舶光柴储微电网系统的小信号模型,分析系统内控制参数对状态矩阵特征值的影响,获得船舶光柴储微电网系统的暂态稳定性,确定稳定域内控制器参数的选择范围。最终获得船舶电网电压和频率的仿真结果,为船舶光柴储微电网系统的稳定运行和控制参数的设计提供重要的理论基础。     

基于HLA的分布交互仿真系统VV&A技术研究

HLA作为一个新的仿真技术框架,较DlS系统更具有灵活性、可扩充性、互操作性和可重用性,因此更适合于建立大型复杂分布交互仿真系统,对HLA系统的校核、验证和确认技术对于提高仿真系统的置信度显得尤为重要.介绍了HLA系统的标准开发过程模型FEDEP,讨论了覆盖于FEDEP上的VV&A九步过程模型,分析了VV&A活动与联邦逼真度评估的关系.最后进行了总结.     

一种新型复合舱壁结构的静力优化设计方法

针对一种新型的复合舱壁结构开展静力学分析和优化设计。首先求解了复合舱壁在横向载荷作用下的挠曲面近似表达式;其次将复合舱壁的屈曲解耦为钢板的屈曲和层合板的屈曲,并提出了两者屈曲载荷的匹配关系;最后,以重量最小为优化目标,开展了复合舱壁的静力学优化设计,建立了优化数学模型,并提出了优化流程：首先对层合板的铺层角度进行优化,然后根据钢板和层合板屈曲载荷匹配的原则,确定钢板和层合板的厚度,最后进行弯曲性能的优化,确定陶瓷绵的厚度。     

水下管道连接器设计研究及应用

随着全球海洋石油天然气开发从浅水走向深水,由于潜水员下潜深度有限,海底油气管道的连接必须通过水下机器人代替潜水员完成此项工作。因此各种管道连接技术也越来越多地应用于海洋石油开发中。水下管道连接器作为一种重要的自动安装连接装置,涉及到机械、液压、材料、防腐、密封等各个方面,具有免潜水员操作、安装便捷、可靠性高等特点,可广泛应用于水下油气管道连接。本文对已成功应用于南海某气田中水下采气树跨接管连接的水平机械式管道连接器和水下管汇发球器连接的垂直液压式管道连接器,从密封结构、导向结构、锁紧结构的设计进行了深入的阐述,并在连接器样机型式试验、产品防腐、水下安装等方面也进行了详细的说明。     

某型推力滑动轴承的特点分析及改进方案

本文根据某型推力滑动轴承的结构特点,分析了在使用过程中存在的优点和缺点,提出了为提高其综合工作性能对其结构进行改进的具体方案。     

半无限开敞水域船舶水动力系数问题研究

在解决三维浮体靠泊的水动力问题时,正确处理浮体和壁面之间的相互作用是分析计算的关键所在。文章运用边界元法和叠加格林函数法对箱型浮体的靠泊问题进行求解,通过与SESAM软件对比分析浮体水动力系数的结果,验证这种方法编写的程序计算结果的精确度。并通过改变浮体与壁面之间的距离,计算壁面对三维浮体的影响,并对计算结果进行分析。     

远海作业锚泊定位大型抓斗船时域耦合分析

在环境复杂、作业水深较大的远海开敞海域进行作业时,大型抓斗船需采用锚泊定位方式,且船体运动响应受风浪影响较大。同时,在抓斗提升和旋转过程中,抓斗运动速度快,提升质量大,抓斗出水时全船所受载荷发生瞬时变化,加上复杂环境载荷的作用,对船舶安全具有很大影响。以适用于远海开敞海域、采用锚泊定位方式的200m3级大型抓斗疏浚船为研究对象,建立了船舶的水动力计算模型,对其运动响应RAO和载荷RAO进行了计算分析。考虑船舶主体、抓斗及锚泊系统之间耦合作用的影响,对抓斗作业时提升和旋转过程中船舶运动响应和锚泊线张力进行时域动力分析,得到了该船动力载荷结果,为后续的设计工作提供基础。     

Spar基础浮式风机系泊系统全耦合分析

本文以OC3 Hywind Spar基础浮式风机为研究对象,采用先进的空气动力-水动力耦合时域分析方法,针对其在中国南海某海域风浪流共同作用下,系泊系统、浮式基础运动以及风机与塔桶载荷响应进行分析。对比了定常风与湍流风模型对浮式风机系泊系统、整体运动响应以及风机载荷的影响。计算结果表明：相比于湍流风,采用定常风进行浮式风机系泊系统分析将得到偏于危险的结果,同时浮式风机运动响应与风机载荷结果偏小。本文建议在系泊系统初始设计阶段采用定常风方法进行设计,在系泊分析阶段采用湍流风进行分析,以保证浮式风机长期服役安全。