膜盘联轴器膜盘应力与刚度分析

膜盘联轴器以其结构简单、体积小、可靠性高能够最大限度的通过其弹性变形补偿输入输出端的位移偏差,而被广泛应用于航空、船舶以及化工等领域.膜盘是联轴器关键部件之一,但作为旋转机械,膜盘属于易损部件,故本文对膜盘在各载荷作用下应力分布情况进行仿真分析,同时对其扭转刚度、轴向刚度、角向刚度做计算分析,计算结果可为膜盘结构设计以及优化提供重要参考.     

膜盘联轴器膜盘应力与刚度分析

膜盘联轴器以其结构简单、体积小、可靠性高能够最大限度的通过其弹性变形补偿输入输出端的位移偏差,而被广泛应用于航空、船舶以及化工等领域。膜盘是联轴器关键部件之一,但作为旋转机械,膜盘属于易损部件,故本文对膜盘在各载荷作用下应力分布情况进行仿真分析,同时对其扭转刚度、轴向刚度、角向刚度做计算分析,计算结果可为膜盘结构设计以及优化提供重要参考。     

高桩码头基桩的轴向刚度

根据数理统计的方法确定桩土的轴向刚度与桩土极限阻力之间的比例关系,基桩的轴向刚度采用桩土轴向一维有限元法计算。该方法能反映桩身轴向刚度、桩入土长度、桩侧各分层土以及桩尖支承土对桩轴向刚度的影响,能适用于各类桩型和不同入土长度的桩基情况,并适合与m法配套用于桩基采用有限元计算。统计表明:该方法计算的桩轴向刚度比规范法更接近实测结果。当无桩轴向刚度试桩资料时,可为高桩码头结构计算时确定桩轴向刚度提供参考。     

变工况下船舶艉轴端面密封动态性能分析

非接触式艉轴端面密封具备低泄漏、无磨损、高寿命等优点,但螺旋桨周期性击水而产生的周期性振动以及往复性轴向窜动都对密封的动态抗干扰性能提出了挑战.本文基于摄动法,求解得到艉轴密封的动态雷诺方程和动态性能参数,并采用有限元法进行求解,分析多种膜厚变工况下的密封动态性能.研究结果表明:转速的增加使得密封具有更大的刚度系数、阻尼系数以及更好的动态性能;而压差的增大会减小密封的刚度系数,不利于密封的动态性能;密封端面间流体膜的厚度越小,其具有越大的刚度系数,而阻尼系数略有减小,有利于密封的动态性能;因此艉轴端面密封适合于高转速、低压差、小膜厚的运行工况.     

波形膜盘型线过渡圆角设计及优化

波形膜盘联轴器是在膜片和膜盘联轴器基础上进行研发的一种新型挠性联轴器,其核心元件为高强度高韧性不锈钢膜盘组。膜盘型线过渡圆角的设计直接关系到整个膜盘薄弱点的分布,本文通过建立有限元模型,对波形膜盘型线过渡圆角进行优化设计,改善了波形膜盘的受力分布,增大了波形膜盘联轴器的安全系数。     

复合材料船体层合板的极限强度分析

基于更新拉格朗日格式,应用非线性层合三维退化壳元,结合有效的复合材料失效准则、刚度退化模型以及文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,对复合材料层合板在轴向载荷作用下的轴向压缩极限强度问题进行深入研究.讨论了铺层方式、板厚等对极限强度的影响.通过与试验结果进行比较,表明基于文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,结合增量更新拉格朗日格式下非线性层合三维退化有限元的计算方法能有效计算复合材料层合板的轴向压缩极限强度,并具有很高的精度.     

膜盘强度计算方法

系统分析膜盘的基本工况和受力模型,并利用Ansys计算软件,形成基于有限元计算方法的膜盘强度计算方法。同时以目前常用的直线、锥形及双曲线3种型线膜盘为例,分析膜盘型线内、外半径比值,型线最薄点厚度等参数对膜盘危险区域的影响。论述膜盘型线设计的重要性,并给出膜盘型线设计时主要设计参数的取值范围,为膜盘型线危险区域的设计提供参考。     

缆绳非线性刚度对深海系泊系统的影响

聚酯缆绳因其质轻、无腐蚀而多用于深海系泊系统。聚酯缆绳的材料非线性决定了在实际工程应用中,轴向刚度表现为非线性特性。针对此特性,以动态时域方法分析聚酯缆绳的数值模型,在风、浪、流的环境载荷作用下,考虑FPSO的耦合作用,对比轴向线性刚度与轴向非线性刚度下的船体运动响应和聚酯缆绳的张力。结果表明,非线性刚度更能准确描述船体真实运动及缆绳的张力变化,对以后优化锚泊系统的设计有着重要的意义。     

船舶可倾瓦推力轴承润滑油膜的轴向动特性计算方法

推力环和推力瓦之间的楔形润滑油膜是实现螺旋桨推力传递的重要环节,其轴向动特性直接关乎船舶轴系转子的纵向振动特性。文章分别论述了船舶可倾瓦推力轴承楔形润滑油膜轴向动特性的一维流近似解析方法和二维流数值方法,在已求得油膜静特性基础上,分别结合偏导数法和小摄动法获解了油膜动特性,推导了两种方法计算油膜动特性的求解式,并给出了详细计算过程。以某船舶可倾瓦推力轴承为算例,对两种方法的计算结果作了比较分析,得到了最小油膜厚度、油膜承载力和油膜轴向刚度三者间的一般变化规律,讨论了油膜动特性随轴转速的变化关系。计算结果为基于转子动态模型研究轴系纵向振动的传递机理提供了油膜动特性数据。     

轴向变量柱塞泵斜盘力矩的研究

利用MATLAB Simulink对轴向柱塞变量泵斜盘力矩进行建模,比较分析不同结构的配油盘对斜盘力矩的影响,采用非对称有减振槽(或孔)的配流盘可以获得较小的斜盘力矩.当配流盘偏转角达到一定角度时,斜盘力矩不再为正负交替变化的波形,有利于泵的寿命的提高和噪声的降低.     

满足桩轴向刚度条件的高桩码头桩基计算模型

通过在桩身一定的位置施加一个轴向弹簧,建立高桩码头的桩基计算模型。根据《高桩码头设计与施工规范》 中关于桩轴向刚性系数的计算公式,给出了不同情况下轴向弹簧刚度系数大小以及施加位置的计算方法。该方法能满足嵌 固点法和m法计算模式下桩基计算模型的轴向刚度相同且与规范规定一致。结合该方法,分别采用嵌固点法和m法建立某高 桩码头工程实例的空间有限元模型。计算结果对比表明：桩身轴力、桩顶弯矩、上部结构各构件的内力均十分接近,验证 了该方法的合理可行性,可为高桩码头结构计算提供参考。     

船用膜片联轴器的膜片组件简化建模方法及模态试验

针对船用膜片联轴器的膜片组件螺栓连接的复杂性问题,基于薄层单元法对膜片组件的有限元模型进行简化,提出一种新型简化建模方法——结构分割法。对模型静刚度进行计算,确定结构分割法中结合面单元的弹性模量和泊松比。该方法相较于传统的薄层单元法计算效率更高。将结构分割法模型的模态仿真结果与试验结果进行对比,结果表明,结构分割法模态分析得到的振型与试验测得的前三阶振型吻合较好,固有频率误差均在10%之内,验证简化模型仿真的正确性,可为船用膜片组件结合部动力学快速有效建模提供思路。     

膜片橡胶联轴器径向刚度特性分析研究

介绍了膜片橡胶联轴器的结构及工作特点,分析研究了橡胶块与两端膜片组之间不同的连接方式以及不同的橡胶块截面形状尺寸对该联轴器刚度特性尤其是径向刚度的影响,给出了改善该类联轴器刚度特性的途径。     

行星滚柱丝杠90kN电动缸整机模态与轴向静刚度分析

以行星滚柱丝杠90kN电动缸为研究对象,采用有限元方法对电动缸整机结构进行模态分析,得出电动缸前16阶固有频率、主要的振动部位(形式)及其与激励源之间的共振避开率,为后续振动分析和结构减振优化奠定基础。通过仿真90 kN拉、压轴向载荷下电动缸的轴向变形情况,得出其静刚度特性,为后续变载荷下的精确位置控制提供参考。     

非粘结柔性立管静态分析

海洋柔性立管因材料和结构上的复杂性在设计分析中存在许多技术难题。本文在变形能原理和能量守恒的基础上,推导出了柔性立管各层的刚度矩阵。将各层刚度矩阵进行叠加,得到柔性立管总体刚度矩阵,并用总体刚度矩阵求解静载荷作用下立管变形响应。同时基于ABAQUS软件建立八层非粘结柔性立管有限元模型,并将有限元计算结果和刚度矩阵计算结果进行比较。结果分析表明：运用推导得到的刚度矩阵求解静态载荷下立管的变形是一种简便且准确的方法。     

弹性边界刚度对充液圆柱壳耦合频率的影响分析

研究了弹性边界刚度对充液圆柱壳的振动特性影响。基于Flügge理论并考虑流体的影响,根据波动法建立弹性边界条件下充液圆柱壳的耦合振动特征方程,采用一种改进傅里叶级数的计算方法得到弹性边界条件下的轴向波数,将求得的轴向波数代入耦合方程并利用牛顿迭代法求解方程得到耦合频率。通过与两种边界条件下充液圆柱壳的计算结果进行对比,验证了文中研究方法的有效性和正确性。通过算例,分析了在边界约束刚度变化过程中,充液圆柱壳的耦合频率在不同轴向波数、壳体尺寸等因素下的变化规律。     

FRP加固负载混凝土柱轴压性能有限元分析

采用有限元方法对不同负载应力水平下短期加载的纤维增强塑料(FRP)布约束混凝土柱轴压性能进行分析,并与已有试验结果做了比较。分析表明:选择合理的分析模型,可以较好地预测FRP布约束混凝土柱轴心受压性能。在此基础上,分析了不同带载应力水平下配筋率、混凝土强度、FRP约束刚度等参数对FRP约束混凝土柱承载力和变形的影响。     

静水压力下具有轴对称初始缺陷圆柱壳承载能力研究

文章针对含有轴对称初始缺陷和局部轴对称凹陷的圆柱壳在静水压力下的稳定承载能力问题进行了研究。通过一种数值计算方法,给出了初始缺陷幅值、壳体半径与厚度比、壳体长度、局部凹陷长度及位置对静水压力下圆柱壳屈曲临界压力的影响。并针对不同缺陷幅值对圆柱壳的刚度进行折减,给出了初始缺陷幅值与刚度折减系数的关系。研究结果表明,对于轴对称初始缺陷对圆柱壳稳定承载能力的影响,本质上是降低圆柱壳轴向弯曲刚度和轴向的薄膜刚度从而造成圆柱壳稳定承载能力的下降,因此针对轴对称初始缺陷可以增加纵筋提高其弯曲刚度,增加稳定承载能力。     

Formulation of consistent nonlinear restoring stiffness for dynamic analysis of tension leg platform and its influence on response

Shortcomings of the traditionally used nonlinear restoring stiffness of TLPs, i.e. unrealistically high stiffness of horizontal motions, their uncoupling and secant formulation are pointed out. Therefore, new consistent restoring stiffness is derived. The platform is considered as a rigid body moored by flexible pretensioned tendons. Global horizontal low frequency motions (surge, sway and yaw) with large amplitudes as a result of dominant second order wave excitation and small stiffness, and vertical local motions (heave, roll and pitch) of higher frequency and small amplitudes excited by the first order wave forces, are distinguished. Hence, horizontal displacements represent position parameters in analysis of vertical motions. First, the linear restoring stiffness, which consists of the tendon conventional axial stiffness, the tendon geometric stiffness and the platform hydrostatic stiffness, is established. Then it is extended to large displacements resulting in new secant restoring stiffness. It depends on surge, sway and yaw displacements and is the same in any horizontal direction. Also, the tangent stiffness, which gives more accurate results, is derived. Heave is defined as vertical projection of axial tendon vibrations and platform tangential oscillations, which are analyzed in their natural moving coordinate system. Inertia force due to setdown, as a slave d.o.f. of the master horizontal motions, is taken into account in the dynamic equilibrium equations. As a result the complete tangential stiffness matrix of horizontal and vertical motions includes 7 d.o.f. The known secant restoring stiffness matrices are compared with the new one and noticed differences are discussed. All theoretical contributions are illustrated by relatively simple numerical example.