锚机机座有限元分析与试验研究

建立锚机机座组件的三维实体模型,用有限元分析软件进行线性静力和强度分析,测量机座特征点的应力值,验证了模型的正确性,为锚机的优化设计提供依据。     

散货船锚机基座及支撑船体结构强度计算分析

建立某散货船绞车与锚机基座及支撑基座的船体局部结构有限元模型,依据规范对基座及船体结构进行直接计算并分析结果。计算结果表明,在甲板上浪、锚机基座承受45%锚链破断力及挚链器受80%破断力等3种工况下,基座及船体结构局部强度均满足规范要求,但基座肘板与甲板连接硬点处及基座腹板下方船体舱壁处应力较大,这些区域在设计时应注意。为此,采用多种方案对基座结构及船体甲板结构进行修改,分别得到各修改方案的基座和船体结构的应力及变形,提出此类基座设计的注意事项。     

锚机支撑结构强度计算的两种方法比较

以某船的锚机支撑结构有限元计算为例，载荷的施加采用了两种方法，一是根据规范给出的公式计算出每个螺栓所受的力直接施加每个螺栓的节点上；二是通过建立刚性域，在主节点上施加总的载荷。本文介绍并对比了两种方法的计算结果。     

某船用齿轮结构拓扑优化设计

为提高某船用齿轮结构材料利用率实现其轻量化设计,将拓扑优化技术应用于齿轮结构优化设计。将齿轮截面作为研究对象,将其简化为一平面有限元问题。以齿轮单元密度作为设计变量,最大化齿轮结构刚度为目标函数,轮辐部分优化前后体积比作为约束,对其进行拓扑优化。研究不同轮辐数量、不同体积比情况下齿轮的结构传力路径。结果表明:轮辐部分体积比在0.4~0.6范围时,结构具有较好的刚度,并且加工工艺性优良。本文对于齿轮轮辐部分的拓扑优化结果为实际工程设计提供了指导。     

深水供应船首锚机区域支撑结构计算和加强研究

深水供应船的首部锚机区域结构承载较大,对于锚机区域的船体支撑结构的要求较高,而考虑到锚机的布置位置和方向的特殊,结构加强会较为困难。锚机区域船体支撑结构是锚机正常工作的有力保障,通过有限元计算实例,可以发现在兼顾结构强度、构件布置的前提下,做到对应与锚机一个方向的充足加强,就能满足规范要求,保证结构安全。     

4500 t油船锚机绞车基座结构强度分析及拓扑优化

针对建立的4 500 t油船船首锚机、船尾绞车基座模型,根据中国船级社相关规范,采用Ansys软件中的静力分析模块对锚机绞车结构强度进行校核,并对结果展开分析。将拓扑优化思想引入锚机绞车基座结构设计过程中,运用Ansys软件中的拓扑优化模块对锚机绞车基座进行结构轻量化拓扑优化设计。结果表明,锚链绞车基座结构在甲板上浪载荷、锚链45%破断载荷及掣链器80%破断载荷的工况条件下均符合设计要求。最大应力均处于基座与船体接触部位,在设计安装时需要特别注意。在保证结构刚度与强度的情况下,经拓扑优化的基座结构符合设计要求,其质量减少约20%。     

折弯机机架有限元分析及改进

本文利用有限元软件对公司A系列折弯机的机架进行研究分析,发现原设计存在不合理,并根据分析数据进行改进,实现在不增加机器重量的基础上,刚度提高了20%,还减少了制作工作量。     

大型集装箱船绑扎桥下加强结构强度分析及拓扑优化设计

近年来,集装箱船向大型化趋势发展,甲板堆箱不断增加,对绑扎桥的设计要求随之不断提高,绑扎桥下加强结构也需要承受更大的载荷。本文以某大型集装箱船为研究对象,对绑扎桥及舱口围结构进行有限元强度计算,分析整体的应力分布特点。采用基于改进遗传算法的双向渐进结构优化法（G-BESO）,对绑扎桥下加强结构进行拓扑优化设计,在保证结构安全性的前提下,有效减轻绑扎桥下加强的结构重量,提高经济性。     

基于有限元法的小水线面双体船结构优化

小水线面双体船结构复杂,需要有效的工具对其进行优化设计,在满足强度刚度要求的情况下控制结构重量.本文利用优化软件Altair.OptiStruct、Msc.Nastran、iSIGHT对一艘小水线面双体船结构进行了尺寸优化、形状优化、和拓扑优化.结构优化基于有限元法完成,以结构重量作为目标函数,结构应力作为约束条件.优化结果表明,通过选择适当的设计变量,能够在结构应力不超过规定上限的条件下使结构重量显著降低并达到最小值.     

自升式平台桩靴结构优化设计

结合有限单元法和尺寸优化理论,对某自升式海洋平台的桩靴结构进行了设计与优化。根据桩靴设计要求确定各部件尺寸和相应材料参数,以此建立桩靴的有限元模型。针对CCS对桩靴提出的工况依次进行分析计算,获得各工况下应力与位移的分布特征和土壤作用力在结构中的传递路径。然后进行板厚尺寸的优化。计算结果表明,桩靴在偏心工况且偏心角度为60°时应力达到最大,且土壤流失可能性最高;尺寸优化后,桩靴的质量明显减少,应力分布更加均匀,材料利用率得到有效提高。     

工程结构的拓扑优化设计研究

本文讨论了连续体结构拓扑优化的均匀化方法及其相关理论，分别针对静力问题和特征值问题建立了相应的结构拓扑优化模型。目前有关结构拓扑优化的工程应用研究还很不成熟，尤其在国内尚尾于起步阶段。本文将结构拓扑优化设计理论应用于实际工程结构的概念设计之中，并取得了较好的优化效果。通过对经典算例和某卫星构架子结构的拓扑优化计算，表明本文建立的结构拓扑优化模型能够有效地应用于工程结构的拓扑优化设计，从而为工程结构的结构型式选取提供了有价值的概念设计方案。     

Development of a rigid-ended beam element for analysis of bracketed frame structures

At the initial design stage, for rapid evaluation of strength of ship structures, finite element analysis using beam elements is carried out as a rule. In beam modeling of ship structures, brackets are usually represented by rigid elements to simplify the analysis. The extent of rigid ends, which is called the span point, can be determined from the three kinds of view points, i.e., bending, shearing and axial deformation.

In this paper, a novel beam element is developed. The developed novel beam element, referred to as the rigid-ended beam element, can consider the effect of three kinds of span point within one element, which was impossible in modeling with the ordinary beam element. Calculated results agree with the exact solution for a cantilever beam and also with results obtained from finite element analysis using membrane elements. Structural analysis using the rigid-ended beam element is revealed to have good computing efficiency due to the elements not needing to correspond to the brackets.     

低速船用柴油机整机吊具可靠性的有限元分析

船用低速柴油机的吊具受力复杂且不规则,传统设计通过简化模型计算其理论强度,与实际工况误差较大。文中利用有限元软件ANSYS分析,以6S42MC整机吊具为研究对象,采用三维软件PROE建立该吊具模型并对其进行有限元分析,根据分析所得的应力分布和形变情况,判断吊具的可靠性;通过改变吊具的结构尺寸,对减少吊具应力的方法进行探究;对吊具进行拓扑优化。分析结果表明,文中方法可以检验吊具的安全性,提高经济效益,同时为吊具的理论设计提供了依据。     

一种传力件结构优化研究

介绍了有限元法优化技术在一种船舶设备的性能提高设计中的应用.首先通过有限元校核发现,某齿列结构传力件已达不到新生产能力下的强度要求,须在保持边界结构不变的前提下进行重新设计;然后使用有限元软件ANSYS中的拓扑优化功能优化了此传力件结构,在构件重量基本不变的约束条件下满足了强度要求.     

基于应力和刚度的连续体渐进结构优化

近年来,渐进结构优化已发展成工程优化的一种重要方法。目前,渐进结构优化研究多集中在对单约束条件下优化方法的研究,对多约束条件下优化研究较少。为了更好地模拟实际工况,本文在充分分析了有限元理论和材料的弹性力学关系的基础上,找出约束之间的本质联系,提出了基于应力、刚度双重约束渐进结构优化方法。通过经典算例进行验证,优化结果表明了该方法的可行性与有效性。同时,该方法也为其它多约束结构优化提供了一定的参考。     

基于ANSYS的船用内曲线径向球塞式液压马达转子体结构特性分析

船用内曲线径向球塞式低速大转矩液压马达转子体是液压马达动力输出的核心构件,转子体的结构设计不仅要满足结构静力学强度、刚度条件,也要满足一定的动态性能要求。通过ANSYS软件对其结构进行有限元分析,可以得到液压马达转子体的结构应力、形变量、固有频率、振型及相对位移分布。分析结果可作为转子体优化设计的参考数据,并结合样机试验验证,通过合理的机构优化使转子体避开共振频率区域,从而提高转子体的可靠性和使用寿命。     

基于响应面法的船底纵桁结构优化设计

提出基于响应面法的船体结构优化方法,对一艘76 000 DWT散货船货舱段的双层底纵桁进行优化设计以验证该方法的实用性。在不同板厚尺寸、相同载荷作用下进行纵桁参数的敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力、最大剪切应力的基础上,应用响应面法的正交组合设计试验方法,得出该舱段船底纵桁最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度、规范要求最小厚度的约束条件下,对该舱段的船底纵桁结构厚度进行优化。     

28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析

选取上海船舶设计院设计的28 000吨多用途船的首楼结构为研究对象,采用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件,针对船首各类局部加强结构分别进行系泊、拖带、锚绞机等强度校核计算.确保结构满足中国船级社规范的相关强度要求.同时结合规范以及其他同类文献对首部加强结构校核计算中的有限元建模与载荷施加的相关方法进行对比探讨,尤其论述了模型中的MPC(多点约束)单元的应用,为同类计算提供有益的参考.