轻型桁架式船用悬臂吊结构最小柔度设计

为实现某船用悬臂吊结构低柔度、轻量化设计,采用Hypermesh软件建立吊臂结构有限元模型,并将其简化为一平面拓扑优化问题。本文先后对结构体积比函数设计空间进行遍历(0.2~0.7),计算结果表明,当体积比为0.2时,结构刚度的改进程度相对较小;随着体积比增加至0.3、0.4或0.5时,吊臂结构整体刚度有较大的改进;当体积比为0.6或0.7时,刚度提升的程度相对较小,趋势也逐渐变得缓慢。此时,增加质量对刚度有一定的改进作用,但不明显。因此在实际结构设计中,本文推荐使用体积比为0.5对应的结构拓扑。     

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.     

船用起重臂弹性变形动力学分析

起重臂起吊过程中由于吊物的晃动,会使得起重臂承受额外的动载荷。为提高船舶起重臂结构的设计质量,首先建立某船舶起重臂三维结构,并借助有限元前处理器对起重臂结构进行网格划分。随后基于三维应力有限元模型对起重臂结构动力学特性进行研究,获得其动力学特性。计算结果表明,起重臂结构响应具有明显的非线性特性,主要由1阶和2阶模态混合作用所致,在实际设计过程中,应加强对1阶和2阶模态的质量分布设计。     

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。     

基于Ansys的某型舰炮托架拓扑优化设计

为了减轻旋回架的重量和降低生产成本,实现轻量化设计的目的。通过均匀化方法理论,建立了以微结构单胞密度为设计变量,柔顺度最小为目标函数,体积函数为约束函数的拓扑优化数学模型,并通过Ansys有限元软件,对某型舰炮托架进行了拓扑优化研究。根据优化结果对托架进行了结构改进和有限元分析,分析结果表明,在满足结构刚、强度的条件下,托架质量减轻了16%,较好地达到了设计目标,实现了托架结构轻量化设计的目的。这对于舰炮结构改进设计具有工程应用价值,对其他一般机械结构问题也提供了一种设计思路。     

组合式起重机支撑结构力学性能研究

为了能够准确合理的确定组合式起重机船体支撑结构的设计工况及载荷成分,寻找结构应力响应及变形模式特点,评估起重作业的安全性,确定安全的起重臂放置方向及行之有效的结构加强方案,本文根据《船舶与海上设施起重设备规范2007》的相关要求,以实船作为算例,采用有限元方法对起重机支撑结构的力学性能进行研究,充分考虑了船舶倾斜和船舶运动产生的起重机附加载荷,以及不同起重臂方位角的影响,根据不同工况下结构应力和变形的计算结果,对各设计载荷成分对结构强度和刚度的影响进行了评估,分析了不同的起重臂方位角下结构应力响应及应力成分的特点及规律。通过本文的工作最终确定了起重机支撑结构的典型设计工况、主要破坏载荷和变形模式、危险的作业方位角及安全的起重臂放置方向,为类似结构的设计提供了一些参考和借鉴。     

生长进化拓扑优化算法在油船中剖面结构优化上的运用

单元进化生长拓扑优化算法较之其他拓扑优化算法有其独特之处,文章通过引入单元生长进化算法对VLCC中剖面横撑结构进行优化设计。结合单元应力指标函数及单元权重系数确定优化模型的目标函数,通过计算单元应力确定单元权重系数的迭代递推关系式,结合有限元平衡方程建立优化数学模型,通过解析计算知优化模型目标函数的取值主要取决于体积函数值,依此建立完整的单元生长进化优化流程。通过与ANSYS连续体拓扑优化计算的比较可知单元生长进化算法更加简单高效,对VLCC轻量化设计具有一定的理论参考价值。     

轮胎式起重机起重臂的修理工艺

港区码头使用的轮胎式起重机的起重臂大多数是桁架结构,长度一般在15m以上。由于工作环境复杂,起吊的货物有轻有重、有长有短,特别遇到十几米的长形货物时,稍有不慎,起重臂就可能被货物碰撞,往往造成起重臂局部杆件弯曲变形。起重臂属于细长压杆,对强度和稳定性要求较高,对其修     

颗粒增强复合材料夹杂因素对应力的影响分析

Voronoi单元的结构包含两种材料,在一个单元内就可以计算出材料界面的复杂应力情况,和需要细密网格才能捕捉到微结构附近应力情况的普通位移有限元相比,提高了计算效率,并且能够反映夹杂分布的随机性。本文利用Voronoi单元法对多个模型进行数值模拟,分析了夹杂的体积分数以及形状对VCFEM模型整体应力场的影响。结果表明:在其他条件不变的情况下,随着体积分数和较大长细比夹杂数量的增加,模型中基体和夹杂的界面处应力集中现象愈加明显,整体应力呈增长趋势。     

船用起重臂弹性耦合动力学特性研究

为研究船用起重臂弹性变形对船身动力学特性的影响,本文建立船舶、起重臂弹性变形耦合动力学模型,并对其动力学响应进行数值计算。计算结果表明:由于起重臂弹性的存在,其垂直方向变形小于刚体情况,对振动有一定的缓冲隔离作用。起重臂弹性变形对船身纵摇运动影响不大,但能够使船身横摇运动明显减弱。