增加海上风电安装船起吊高度的起重机设计方法研究

为了增加船用起重机的起吊高度,采取增加起重机吊臂长度的措施来实现。本文以460t海上风电吊装运输专用船起重机为例,在其原有四节吊臂架起重机的基础上设计出五节吊臂架起重机,利用有限元分析对其进行校核设计,协同调节吊臂及人字架结构参数以满足各种工况下的工作性能,重点在于合理构建起重机的有限元模型,其中首次运用带有预紧力的弹簧单元模拟人字架端部滑轮组和吊臂背部滑轮组之间的钢丝绳连接作用,进行设计对比分析,修正五节臂架起重机的吊臂和人字架结构参数以实现其轻量化。     

桨-舵间距对其组合系统水动力性能的影响

本文通过CFD方法对敞水桨、桨-舵组合以及优化间距的桨-舵组合装置开展了数值仿真研究，分析了桨-舵间距对其组合系统的水动力性能影响。螺旋桨敞水工况的计算值与物理模型试验值吻合良好，验证了数值计算方法的可行性。通过对比桨-舵间距大于推荐值的三个工况，发现在较低进阶系数下系统的节能效率有稍许增加，然而随着间距的增大，节能效率呈现降低的趋势；在高进阶系数下，随间距增大节能效率逐步降低。适当减小桨-舵间距，在较低和中等进阶系数下，随间距减小节能效率呈现逐步升高的趋势，在间距减少10mm时，组合体的节能效率最大可增加1.937%；不过在高进阶系数下，随间距减小节能效率却有下降趋势。     

港口轮胎起重机支腿间距的合理确定

为了提高起重机的起重能力,增加整机抗倾覆稳定性,在起重机的底架上一般都装有伸缩方便、行驶可收回并能可靠固定的支腿。 港口轮胎起重机的支腿一般是前后设置并能向两侧伸出,支腿纵向和横向的间距大都设计成一样,使起重机在纵横两个方向的抗倾覆稳定性基本相同。如果结构布置有困难,一般横向间距都小于纵向间距。所以,港口轮胎起重机的抗倾覆稳定性由横向间距确定。     

不同水深条件下海上风机群桩基础局部冲刷特性

在清水状态下，对不同水深和间距比条件下的群桩局部冲刷进行了三维数值模拟研究。结果表明，水深（h）对冲刷特性的影响与间距比（G/D）有关。当G/D=2、4和5时，随着水深的增大，平衡冲刷深度小幅增大，当G/D=3时，随着水深的增大，平衡冲刷深度显著增大。随着间距比的增大，平衡冲刷深度非单调变化。G/D=2工况的平衡冲刷深度最大，群桩冲刷坑形成一个整体；G/D=3工况的平衡冲刷深度最小，下游桩柱周围冲刷不明显；G/D=4、5工况的平衡冲刷深度较大，且随间距比的增大而减小，各个桩柱的冲刷坑独立。     

非成岩水合物组合喷嘴射流破碎规律研究

基于LS-DYNA软件，建立淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的拉格朗日-欧拉流固耦合模型，分析射流速度、喷嘴直径和喷嘴间距等对组合射流破碎结果的影响。基于自主研制的水合物替代试样以及相关试验装置，进行淹没水射流破碎天然气水合物沉积物的试验，通过三维扫描仪得到破碎坑形貌，测量了破碎坑尺寸。研究发现：增加射流速度可有效提高射流破碎效率，喷嘴直径对射流破碎坑直径影响明显。对比喷嘴直径为3 mm和4 mm以及4 mm和5 mm射流形成的破碎坑宽度，分别增大了111.66%和123.63%；当射流速度与喷嘴直径一定，喷嘴间距在17～51 mm之间增加时，破碎坑体积先增大后减小，且存在一个最优间距；减小喷嘴直径会增加节流压耗，直径过小还会导致设备精度和寿命降低；射流采掘工具未旋转时产生的射流破碎坑会降低破碎效率和破碎坑壁面的稳定性。这项研究为组合喷嘴射流破碎水合物沉积物提供了参考和依据。     

降低动叶与静叶互干扰噪声研究

气流流过动叶叶尖形成的不规则流动产生的涡流及流动尾迹对下流静叶的互干扰噪声是产生轴流风机旋转噪声的主要声源，本文分析了旋转噪声产生机理，提出增大动叶和静叶向间距的降噪方法，试验结果表明，适当增大轴向间距，可降低风机的噪声，并且在保证风机气动性能前提下，存在一个最佳向间距，使风机噪声最低。     

涡流发生器安装间距对翼型水动力性能的影响

为研究涡流发生器安装间距对翼型水动力性能的影响，以NACA0018翼型为研究对象，基于计算流体动力学软件STAR-CCM+，采用SST k-ω湍流模型，研究涡流发生器在不同安装间距下对翼型在失速过程中的流动控制效果和激涡质量的影响。结果表明：在翼型失速之前，涡流发生器对翼型的水动力性能的影响不大；在翼型失速之后，涡流发生器在任意安装间距下均能抑制翼型表面的流动分离，增大翼型的升力系数，最大可增大16.7%。涡流发生器的安装间距会对其工作效果产生影响，存在最佳安装间距，且间距过大或过小都会影响涡流发生器的激涡质量，从而影响其流动控制效果。     

钢管桩桩头剪力键间距优化设计

在码头和深海工程中常采用剪力键连接钢管桩与上部结构,以提高钢管桩的承载力及结构整体性。剪力键的间距是影响钢管桩桩头受力性能的重要影响因素。以桩头带两个剪力键的钢管桩为研究对象,建立8组有限元模型,利用Gebman试验报告中的试验值与数模值进行对比。结果表明:1)试验值与数模值误差较小,且变化趋势一致。2)钢管桩承载力和钢管桩桩头复合刚度随着剪力键间距的增大先增加后减小,剪力键间距介于1. 0D～1. 2D时,钢管桩整体受力性能最好。3)剪力键的最优设计间距始终在1. 0D附近,随着桩径的增加,剪力键的最优设计间距可适当减小。其研究成果为实际工程中钢管桩桩头剪力键的设计提供了重要的参考。     

基于有限元法的海上风电吊装运输船起重机设计与分析

设计了最大起吊重量为460t、最大起吊高度为100m的海上风电吊装运输专用船起重机,综合运用结构单元、实体单元、连接单元和约束方程,建立了包括人字架、吊臂、回转转台部件的柔体有限元模型,并进行了典型工况下起重机力学性能有限元分析,找出设计缺陷并进行改进设计,最后对改进的起重机进行强度、刚度和屈曲分析.     

隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律研究*

基于上海长江隧道工程,用数值模拟方法对隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律进行了研究。研究发现,隧道半径和隧道收敛率对堤顶面沉降的影响相对简单,而堤身弹性模量、隧道上覆土层厚度、隧道间距对堤顶面沉降的影响相对复杂;堤顶面沉降随隧道半径和隧道收敛率的增大而增大;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降随堤身弹性模量的增大而减小,最后趋于一稳定值;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降开始时都随着隧道上覆土层厚度的增大而减小,当覆土厚度大于20 m之后堤顶面沉降减小幅度趋缓;在隧道间距小于10 m时两隧道之间的堤顶面沉降随隧道间距的增大而增大,而在两隧道间距大于10 m时堤顶面沉降随隧道间距的增大而减小;堤顶面最大沉降和最大差异沉降都和隧道间距呈S形关系。结果表明,当隧道穿越堤防时,可采取增大堤身弹性模量、减小隧道收缩率、采用适当的隧道半径、覆土厚度和间距来减小堤顶面沉降。     

350t自航起重船吊臂结构强度评估及加强方案的模糊评判

为对起重臂内部结构进行改进,提高其结构强度.利用MSC.Nastran软件对350t自航起重臂结构在不同工况下进行有限元强度分析.基于模糊综合评判理论,结合船体强度、工艺和重量等因素作为评判参数,按成对比较法和构建满意度函数,对350t自航起重臂结构的三种加强方案进行评判,确定出最优方案.     

自升式海洋钻井平台固桩架力学性能研究

为了研究SuperM2自升式海洋钻井平台固桩架在预压、作业、暴风自存工况下的力学性能,文中对固桩架采用壳单元,通过建立固桩架、桩腿及支架处的力学模型,确定载荷的分布,并综合考虑了预压、作业、暴风自存各工况下水平载荷与垂直载荷的组合作用以及风载荷与船体夹角的影响,从而研究了固桩架在0°,30°,60°,90°,120°共5个特征角度时的力学特性,并以此为基础论述了船体和桩腿的连接刚度．研究结果表明：当特征角度为30°和90°时,固桩架导向产生最大应力;且在作业及暴风自存工况下,船体和桩腿的连接刚度分别为79．398N／mm和82．445N／mm．     

一种新型臂架起重机塔架结构分析

设计了一种用于臂架起重机上的新型塔架结构,利用有限元软件ANSYS对结构进行静力学计算;对比传统箱型塔架机型,新型塔架具有结构简洁、制造工艺简单、拆装方便等优点,可为臂架起重机设计提供一种新型结构形式参考.     

基于MATLAB集装箱起重机防摇系统仿真

建立了一种新型集装箱堆场起重机防摇系统数学模型,对八绳防摇系统进行受力分析,通过等效简化建立了广义坐标下双起升场桥的载荷摇摆动力学数学模型,该模型能客观地再现八绳防摇系统的运行情况.同时在MATLAB的SIMULINK环境下对此模型进行了动态仿真研究,与普通集装箱场桥模型的比较表明,八绳防摇系统的摇摆幅度明显减小,具有较大的优越性.     

7500t浮吊海浪激励下的谐响应分析

应用有限元软件ANSYS建立500t浮吊三维计算模型,以规则海浪载荷作用下船舶摇荡运动加速度作为基础激励,采用谐响应分析方法计算起吊7500t载荷时浮吊在海浪作用下的动力响应。计算结果表明,海浪方向为90°时浮吊动力响应比较大;吊重起升至比较高位置时,浮吊动力响应比较大;因船舶横摇大于纵摇,故浮吊的横向位移大于纵向和垂向位移,钢丝绳吊重横向摆角大于纵向摆角;臂架的最大动应力出现在根部主弦杆处,海浪载荷引起的浮吊结构动应力小于材料屈服强度。     

环肋圆柱壳在水下爆炸冲击下的响应

针对水下非接触爆炸问题过程复杂、计算速度慢的问题,本文以一环肋圆柱壳为例,基于以内嵌的水下爆炸载荷计算方法和声-结构耦合方法为关键技术的水下爆炸分析法(AUA),对其水下爆炸冲击下的响应进行了分析。结果发现,壳板厚度对圆柱壳的水下非接触爆炸响应有较为显著的影响,随着壳板厚度的增加,环肋圆柱壳最大位移减小的幅度逐渐变小。在爆炸初期爆距对环肋圆柱壳冲击响应的影响不大,随时间的推移这种影响逐渐增大,环肋圆柱壳各测点变形随爆距的增大线性减小;当肋骨间距大于0.25倍环肋圆柱壳长时,环肋圆柱壳最大变形量可减小90%;继续减小肋骨间距,环肋圆柱壳最大变形减少量并不明显,说明肋骨对其附近测点和中间的板壳起到了显著的加强作用,肋骨间距为0.25倍环肋圆柱壳长时为最经济的肋骨布置方式。     

门机新造臂架系统的安装施工工艺

为节省时间和费用,某港对主要尺寸变更后的门机新造臂架进行自行定位、安装.通过分析吊装误差,论证施工工艺方案的可行性,采取安全措施,解决了用户自行安装臂架过程中高空定位和吊装的难题.     

轮胎式集装箱门式起重机(RTG)门架结构的有限元分析与比较

为了优化RTG的钢结构设计,提高产品竞争力,利用ANSYS软件对两种不同形式的门架结构进行有限元分析。介绍同等条件下两种模型计算参数及载荷和钢结构有限元模型的建立。介绍了有限元计算分析。结果显示新型门架的整体刚度、强度优于传统门架。同时新型结构节约了钢材、降低了成本、提高了驾驶的舒适度。     

自升式钻井船圆柱桩腿强度研究

本文介绍了自升式钻井船圆柱桩腿在垂向载荷作用下的强度问题,着重讨论了桩腿开孔强度和桩腿承载能力,供设计参考。