三峡升船机船厢门侧止水应力特性数值模拟及结构优化

为查明三峡升船机船厢门侧止水聚四氟乙烯减摩层敷面磨损原因，根据船厢门实际运行工况，建立船厢门侧止水非线性有限元计算模型，通过模拟船厢门挡水与启闭工况，分析计算了不同橡胶材料和预压缩量对船厢门侧止水P头的最大接触应力、正压力及最大偏移量的影响。结果表明，船厢门侧止水P头的接触应力、正压力和最大偏移量均随着橡胶材料的硬度降低而减小，挡水水头越低，材料硬度的敏感程度越高；接触应力和正压力均随预压缩量的增加而增大，特别是预压缩阶段，正压力随着预压缩量的增加而显著增大。最后提出，通过优化侧止水橡胶材料、减小预压缩量等方法可减缓船厢门侧止水聚四氟乙烯减摩层敷面的磨损。     

基于有限元法不同螺旋槽橡胶艉轴承静态接触分析

针对不同螺旋槽结构形式的橡胶艉轴承,考虑橡胶材料非线性,应用有限元分析软件 ANSYS 进行静态接触仿真分析,并用经典 Hertz 接触应力理论计算结果加以验证,对比分析不同螺旋槽数和不同螺旋角度艉轴承在不同载荷和不同橡胶硬度等条件下的接触状况影响规律。结果表明,不同螺旋槽数在不同载荷条件下对艉轴承的最大接触应力和最大负 Y 向位移影响较大,对艉轴承最大接触渗透值的影响甚小;90°螺旋槽艉轴承在各不同载荷时的最大接触应力和最大正 Y 向位移均相对最小。     

水润滑橡胶艉轴承橡胶轴瓦硬度分区取值后的接触性能研究

出于制造工艺的考虑,传统水润滑橡胶艉轴承轴瓦各处硬度相同.然而,在螺旋桨悬臂作用的影响下,传统设计中轴瓦各处压力分布非常不均匀,如轴瓦艉部压力远大于其他各处压力,从而影响到艉轴承的各项性能.由此,对传统水润滑橡胶艉轴承橡胶硬度取值进行改进,将其橡胶轴瓦沿轴向分为多个橡胶硬度不同的区域.通过试算和分析,合理设置各区域的长度和橡胶硬度.随后,利用有限元软件建立轴系一艉轴承系统有限元模型,其中使用Mooney一Rivlin本构方程模拟橡胶材料,并利用接触单元建立轴与艉轴承之间的接触关系.计算对比了改进前后某水润滑橡胶艉轴承底部轴瓦与轴接触的压力分布等力学指标.相对于传统橡胶艉轴承而言,改进方案的最大接触压应力减小了25.6%,接触区域沿周向增加了5.8°.结果表明,该艉轴承橡胶轴瓦硬度改进方案能够有效改善艉轴承的接触性能.     

某核电厂海域工程基岩的现场压水试验

根据相关规范要求,某核电厂海域工程的现场压水试验采用单管顶压式栓塞法,采取增加栓塞长度和设置底部支撑等措施,使栓塞达到较好的止水效果.介绍现场压水试验的主要设备、具体试验方法和管路压力损失的测定等,可供类似工程参考.     

某翻车机房工程压水试验中止水效果对比分析

根据规程中要求,对某翻车机房工程中较破碎风化岩层进行压水试验。本文介绍了现场压水试验设备及试验方法,使用不同止水栓塞进行对比分析,比较其止水效果。本次试验结果为后续类似工程提供经验参考。     

卡塔尔多哈新港基坑施工关键技术研究

针对多哈新港基坑施工中遇到的主要关键技术问题进行总结归纳,依据井点降水理论结合现场抽水试验数据,建立渗透计算模型,通过压水试验进一步分析该地区的地层渗透特性,为基坑止降水提供充分的数据;通过有限元数值模拟,研究防渗墙止水帷幕的截水效果,并进行现场水位观测进行验证;对超大基坑开挖降排水中的沉淀池进行了优化设计。     

橡胶水封接头可靠性提高技术与性能试验

针对三峡升船机下闸首工作大门充压水封存在接头质量差、强度低等问题，为了减少充压水封对下闸首工作大门整体使用性能的影响，综合考虑充压水封运输及现场安装条件，对充压水封接头成型方法进行优化，提出了橡胶水封“分段填模、整体成型”的新接头成型方法。采用两种不同接头成型方法制作了充压水封接头试样，对充压水封接头部位试样进行了孔隙率测定，并开展拉伸特性与抗冲磨性能试验。试验结果表明：“分段填模、整体成型”的橡胶水封接头成型方法可大幅提高充压水封接头质量和强度，延长充压水封服役寿命，且对充压水封硬度及其它机械物理性能影响较小。     

船闸反向弧形阀门顶止水装置改造

船闸反向弧形门日常故障主要是顶止水损坏,主要是反向弧形门开启之初顶止水与门楣脱离形成窄缝,止水受力恶劣,易造成止水损坏。从提高止水固定可靠性和改善受力两方面对顶止水装置进行改造研究。通过分析止水现有固定方式存在的问题,采用穿孔螺栓并安装两个螺母防松的方式进行固定,提高可靠性,并在试验装置上对止水压板增加挡水板后止水的受力情况进行测试。结果表明,止水空化减弱,水动力时均压力荷载减小,并能抑制顶止水的自激振动,止水受力状况得到改善。在2022年葛洲坝3^#船闸大修中对反向弧形门顶止水装置进行改造,运行效果良好。     

水润滑特性和弹性接触应力对尾轴承使用寿命的影响

船舶尾轴承润滑状态和尾部弹性接触应力是影响水润滑尾轴承使用寿命的重要因素。本文应用紊流润滑理论研究了水润滑尾轴承的润滑状况以及应用弹性理论研究分析了国产材料MCS-2-1和铁梨木的弹性接触应力。理论分析和试验结果表明:水润滑尾轴承属于部分接触的半液体润滑状态,局部最大接触压力是设计比压的几十倍乃至百倍。为了延长尾轴承使用寿命,必须选用强度高、弹性模数低且具有一定自润滑性能的材料;在结构上可增大实际接触面积;改善水的润滑性质。采取这些措施都将收到一定的效果。     

基于板壳模型的减摇鳍鳍翼水力负荷结构分析

为了提高减摇鳍仿真模拟工作的效率和仿真模拟的精确度,基于ANSYS软件中的Workbench-component systems建立鳍翼的板壳模型,采用FLUENT软件与ANSYS软件相结合的方式对减摇鳍进行流固分析。利用FLUENT软件对某型减摇鳍鳍翼进行水动力分析,获得鳍翼在流场中的升力和阻力;将鳍翼受到的升力和阻力分别施加到基于实体单元和板壳单元的鳍翼结构有限元模型上,进行鳍翼结构响应分析。结果表明:与实体模型相比,基于板壳模型的鳍翼结构有限元分析建模工作量小、计算耗时少、数值模拟计算精度高。对于鳍翼而言,在结构上和力学性能上更适合用板壳模型进行有限元分析。     

高水头船闸阀门顶止水安装变形试验与数值模拟

针对高水头船闸反弧门顶止水安装变形的问题,采用止水切片试验和数值模拟相结合的方法,研究半圆头型止水在不同安装荷载作用下的变形轮廓、位移变形、头部凸起和接触宽度等安装变形规律及等效应力分布规律.结果表明,基于力学试验获得原型材料参数和接触力学计算理论,止水变形数值模拟结果与1∶1切片试验结果吻合较好;随着安装扭矩增大,止水半圆形头部凸起高度近似线性增大,胸墙处止水接触宽度呈非线性变化趋势;止水头部与压板、座板接触边界位置应力梯度最大,是止水最易发生损坏的部位.     

基于热-结构耦合的船舶艉轴机械密封环材料筛选

艉轴密封装置是船舶推进系统的关键组成部分,其密封性能的优劣直接影响船舶航行的安全性与可靠性。以船舶艉轴机械密封环为研究对象,基于热-结构耦合模型对比分析了赛龙、聚四氟乙烯和碳石墨这3种材料密封环的温度场和结构场差异,并提取动、静环接触面各节点的温度和压力分布。结果表明：3种材料密封环最高温度和接触压力均处于密封环内侧,并由内而外逐渐减小,相同位置处碳石墨密封环的端面温度小于赛龙与聚四氟乙烯密封环,且接触压力较大。综合密封台架试验验证,碳石墨密封环端面温度和摩擦系数较低于另外两种材料密封环,密封性能较好。研究结果对于不同材料配对的船舶艉轴机械密封环材料的筛选具有一定的指导意义。     

纵向水密封电缆密封胶的研究

随着水下舰船和石油平台的发展,要求有纵向水密封电缆与之配套。作为实现水密性能的关键构件,密封胶的研制至关重要。分析密封胶粘合力,介绍胶水的配方研究和成品电缆的技术要求。检测证明,试制的纵向水密封电缆达到预定设计要求。     

深水球形接头密封的结构设计和性能分析（英文）

To overcome the current difficulties of high-precision machining and the high manufacturing and maintenance costs of spherical seals for deep-water drilling ball joints, a new spherical seal technique is proposed in this paper. The spherical seal is mainly composed of silicone rubber and polytetrafluoroethylene(PTFE). Rational structural design makes the seal independent from the ball and other components, making it easy to replace if leakage occurs at its surface. PTFE can elastically deform over a certain deformation range, which guarantees that two sealing surfaces fit tightly together. O-Ring and PTFE elasticity makes up for any lack of accuracy during spherical machining and decreases the machining precision requirements for spherical surfaces. Using a finite element technique and nonlinear theory, the performance of the spherical seal under the influence of various factors is determined. The results show that the spherical seal designed in this paper exhibits excellent sealing performance under lowtemperature and high-pressure conditions. The spherical seal, a combination of an O-ring and PTFE, has the advantages of cheap manufacturing and maintenance costs and excellent sealing performance.     

Structural Design and Performance Analysis of a Deep-Water Ball Joint Seal

To overcome the current difficulties of high-precision machining and the high manufacturing and maintenance costs of spherical seals for deep-water drilling ball joints, a new spherical seal technique is proposed in this paper. The spherical seal is mainly composed of silicone rubber and polytetrafluoroethylene (PTFE). Rational structural design makes the seal independent from the ball and other components, making it easy to replace if leakage occurs at its surface. PTFE can elastically deform over a certain deformation range, which guarantees that two sealing surfaces fit tightly together. O-Ring and PTFE elasticity makes up for any lack of accuracy during spherical machining and decreases the machining precision requirements for spherical surfaces. Using a finite element technique and nonlinear theory, the performance of the spherical seal under the influence of various factors is determined. The results show that the spherical seal designed in this paper exhibits excellent sealing performance under low-temperature and high-pressure conditions. The spherical seal, a combination of an O-ring and PTFE, has the advantages of cheap manufacturing and maintenance costs and excellent sealing performance.     

供水特性对水润滑橡胶轴承衬套的影响

以船用水润滑橡胶轴承为研究对象,采用热-流-固耦合模型,研究水膜对水润滑橡胶轴承橡胶衬套的热传递及受力变形的影响,并通过控制变量法,探究供水特性对其温升和受力变形的影响。结果显示:水膜和橡胶的温度呈现出一种偏移的梯度变化;橡胶的受力变形呈现出带弧状的梯度分布;供水速度对橡胶温升和受力变形的影响显著,供水温度和密度对其受力变形的影响程度也不容忽略。     

船用剖分式橡胶艉轴承接触性能分析

应用Adina软件建立船用剖分式橡胶艉轴承的有限元接触模型,分析在螺旋桨重力作用下,橡胶轴承与螺旋桨接触时的压力、有效应力和位移的分布状况,以及水槽数目对橡胶轴承接触性能的影响。分析表明:由于水槽的存在,导致轴承接触压力和有效应力分布不连续。单个板条接触压力分布呈上凸抛物线,有效应力分布呈下凹抛物线;从轴承尾端到前端,轴承下瓦中间板条的接触压力、有效应力和接触位移,呈先增大后减少的趋势;随着水槽数目的增大,中间板条的接触压力减小,有效应力增加,但接触位移变化则不明显。     

机械端面密封的动力学特性分析

对机械端面密封的动力学过程进行分解,建立了机械密封的运动模型,分析了机械密封环在外界干扰作用下密封环的振动特性,并利用Matlab编程对运动微分方程进行求解,得出了密封环振动过程中任意时刻的密封端面的液膜厚度分布、液膜压力分布、接触压力分布以及机械密封的泄漏量,并对密封环的稳定性和影响密封环振动的因素进行了分析.