基于有限元方法的调距桨桨毂机构强度分析

对受推力、扭力、离心力和螺栓受预紧力联合作用下的某型舰船调距桨完整机构各部件的静强度进行有限元仿真分析;基于ANSYS 12.0软件,考虑完整部件的三维模型以及装配接触关系,对桨毂机构各部件进行有限元建模。有限元分析结果与理论计算和试验结果的对比验证表明,在完整模型和复杂工况下,基于应力应变准则,重点针对如叶根螺栓、曲柄盘和桨毂体等主要受力部件进行分析,更符合实际工程需要。     

某型调距桨装置桨毂强度有限元分析研究

对某型调距桨桨毂机构进行有限元建模,在最大持续功率(MCR)工况下进行仿真分析,并把重要零件的应力与传统理论计算结果进行了分析比较.结合传统的理论计算,分析结果可为桨毂机构工程设计、结构优化提供更好的依据.     

调距桨桨毂机构与轴系系统的抗冲击有限元分析

针对某型调距桨桨毂机构建立有限元模型,考虑将瞬时冲击作用等效为静力载荷,以惯性力的形式施加于桨毂机构上,并基于模态叠加的思想,求解等效静力载荷,进而获得该阶次模态下桨毂机构各构件的应力响应结果,最终计算调距桨机构中螺栓连接件的等效冲击应力。     

调距桨桨毂机构设计

文章介绍了一种船用调距桨的桨毂机构设计方法,将工程机械设计方法和软件设计方法相结合,完成桨毂机构选型和桨毂主要零件的强度校核,以满足设计周期最短和设计方案最优的需求,从而帮助设计人员有效提高设计质量、加快设计进度、避免重复计算。     

调距桨静态加载试验装置设计

研制了调距桨装置半实物加载试验装置,包括机械加载装置、加载液压系统和电控系统.该试验装置可模拟调距桨装置在实际航行时所受的各种静态载荷.通过试验模拟加载,可获得桨毂毂桥、叶根螺栓等主要零件的应力与加载负荷的关系及分布情况,并可验证理论分析、仿真计算,为叶根螺栓等零件的优化设计提供依据.     

调距桨桨毂螺栓材料试验研究

根据调距桨桨毂用螺栓的使用环境和受力状态,对其常用三种材料的工艺性能、力学性能以及在海水中的抗腐蚀性能和疲劳断裂性能进行了比较试验和研究分析,为不同条件下调距桨桨毂用螺栓的选材提供参考.     

调距桨桨毂加载重块考核试验的设计原理

桨毂是调距机构及桨叶等部件的安装基础构件,承受了较大的载荷.从桨毂受力的角度,模拟桨叶受力的加载重块离心力对叶根法兰中心产生的弯矩和离心力能有效模拟实际机构的推力弯矩、扭力弯矩、离心力和离心力扭矩,具备试验可行性.为评估试验误差,将有限元计算方法和试验结合应用,利用试验检验有限元计算的准确性,反之,有限元计算能有效评估...     

调距桨桨毂机构水动力负荷加载方式仿真研究

本文首先对某调距桨进行了CFD仿真分析,然后将CFD计算得到的桨叶分布式压力负荷加载至调距桨桨毂有限元模型的桨叶上进行有限元静强度仿真计算,并与多点约束集中(MPC)加载方式的计算结果进行比较。因分布式压力加载方式更接近真实加载情况,更适应于精度要求较高的高负载调距桨桨毂设计,与分布式压强加载相比,虽然MPC加载方式精度较低,但因其载荷加载处理与仿真计算时间大为缩短,得到的结果偏安全,因此适用于一般的工程强度估算校核。     

某型船用调距桨系统简介

对比了调距桨和定距桨的区别,以某型船舶调距桨为例,简要介绍了调距桨桨毂结构、桨叶支承机构、转叶机构、双油管结构和调距桨液压系统;为调距桨设计人员和使用者提供了较为全面的调距桨相关知识。     

某型调距桨装置桨毂组件光弹性试验研究

针对某型调距桨装置桨毂组件进行了三维光弹性实验研究。实验中,采用环氧树脂材料制成了桨毂组件缩比模型。加载与冻结实验后,对样件切片并在光弹性仪的圆偏振光场中进行数据采集。根据切片上的条纹级数并结合应力—光学定律,得到各测点应力值及应力分布。桨毂组件光弹性实验结果可以对桨毂组件应力进行全局性研究,对桨毂组件优化设计提供了有效依据。     

轴法兰螺栓安装失效机理分析

某船在安装过程中发现轴法兰螺栓联接副存在不同程度的咬合。通过现场检查和计算分析,确认螺栓安装失效机理在于加工孔时刀具装夹不正,造成轴法兰沉孔的平面度超差,在对螺栓施加拧紧力矩时,螺栓联接副接触应力超过轴材料屈服强度,从而形成咬合。本文以经典计算和有限元计算作为支撑,揭示了形位公差对螺栓联接的影响,通过控制螺栓联接副的形位公差,同时建议采取适当的防咬合措施,可避免螺栓在安装时发生失效。     

半潜船可拆卸式浮箱连接螺栓强度计算方法研究

随着半潜船的发展,可拆卸式浮箱的应用越来越广泛。基于水动力计算对船体的运动预报,和有限元结构分析方法,提出当半潜船的可拆卸式浮箱与船体结构之间采用螺栓连接方式时,可以通过预报的运动载荷计算浮箱的最大受力,并通过有限元结构分析计算各个螺栓的分布受力,在此基础上对螺栓强度进行计算。     

钢桁桥长列高强螺栓群优选布置的有限元分析

  目的  安装有多组设备的长条形基座在各种局部载荷作用下其螺栓群受力与普通基座不同,具有局部性的特点。  方法  采用有限元法分析基座螺栓群受力,梳理计算步骤和注意事项。针对基座局部承受的拉力、横向和纵向弯矩以及组合载荷作用,运用连续梁理论、力与力矩的平衡,给出一套螺栓群受力的简化计算方法和公式。结合某长条形基座在多种局部载荷作用下的螺栓群受力分析,说明计算过程和精度。  结果  结果表明：所提计算方法简单且精度较高,通常略大于有限元计算结果并偏于保守。  结论  该确定方法可用于舰船设备基座的设计及船体支撑结构的强度分析。     

重庆朝天门长江大桥高强度螺栓群栓试验研究

针对重庆朝天门长江大桥拼装式节点板层多、板束厚度大、外形尺寸变化大及单个节点高强度螺栓数量多等特点,结合重庆地区气侯条件、该桥设计采用的抗滑移摩擦面技术参数和目前国内高强度螺栓连接副的性能,选取具有代表性的不同板厚组成的板束,通过压力传感器及静态应变系统进行了群栓模拟试验。通过群栓试验,了解了高强度螺栓预拉力随时间变化的损失情况,螺栓施拧先后顺序对栓群预拉力的影响,用终拧扭矩值的50%作为厚板的初拧扭矩时板束密贴情况,确定了高强度螺栓终拧扭矩检查时机,验证了该工程高强度螺栓施拧工艺的可操作性。该试验研究为今后类似工程的施工提供了宝贵的数据和经验。     

Development of a finite element modeling system for ship structures

In ship structural design, many structural analyses by the finite element method are carried out on models at several different scale levels; for example, a whole ship, cargo hold parts, and detailed structures. However, one serious problem with this design and analysis process is that the generation of the finite element models for a complex configuration is very difficult and laborious. To overcome this problem, an object oriented, finite element modeling system, MODIFY, has been developed by the authors. In this paper, the concept of the finite element modeling system and the techniques for the construction of the system are explained. First, the object oriented data structure of the system, based on the Part-Object concept, is proposed. In this concept, not only the geometry of the domain but also the analytical conditions, such as boundary conditions and material properties, and the finite element model, are represented by the object oriented data structure. By using this data structure, effective finite element model generation can be expected. Second, a mesh generation algorithm based on the frontal method is described. The original frontal method by S.H. Lo was improved for application to three-dimensional curved surfaces. A new inner node placement technique to make quadrilateral elements around stress concentrated areas is also proposed. These techniques are suitable for ship structures, and more accurate results from the finite element analysis can be expected. Moreover, the parallel mesh generation is implemented in MODIFY by using the client-server concept to accelerate mesh generation. Third, a prototype system for the automatic finite element model generation for different analysis levels is proposed. The system is based on the concept of the PD part, which is the part in the design and production stage, and automatic computing of the intersection between PD parts. The validity of this system is demonstrated by some examples.     

土钉超前支护的有限元分析

土钉 超前锚杆支护形式在实际工程中应用日益广泛。为深入研究此复合土钉支护的工作机理,采用二维分离式有限元模型,由摩擦接触模拟土体与土钉和超前锚杆之间的接触。通过有限元计算,得出超前锚杆上受到的土压力情况以及土体水平位移的分布情况,将土拱理论应用于超前支护的工作分析,结合土拱形成的条件,说明了超前锚杆间形成土拱的可能性,并在此基础上分析了超前锚杆的作用机理,即超前锚杆间的土体形成的土拱有效地阻止了其后的土体位移。     

组合式活塞的装配间隙和预紧扭矩的计算方法

在内燃机中组合式活塞结构应用广泛,例如钢顶铝裙活塞、内外组合活塞等。但由于对组合活塞的零件配合间隙(过盈)值选择不当而引起的活塞损坏事故也时有发生。本文给出一种组合活塞配合间隙(过盈)值的计算方法,可以替代以往单凭经验估算的传统方法。 本文还介绍了计算组合活塞螺纹预紧扭矩的新方法,并获得了预紧扭矩与活塞应力的关系曲线,可以对组合活塞的螺纹预紧扭矩进行选择。 作者使用上述两项计算方法对K48E150ZC柴油机活塞进行了计算分析,探明了该活塞长期存在的问题,指出了在配合间隙和预紧扭矩方面的改进措施,为该柴油机顺利通过耐久考核试验和技术鉴定作出贡献。     

深水立管法兰接头的有限元分析

针对深水立管法兰式接头,提出一种确定螺栓预紧力的方法,并采用有限元法对其进行了强度分析。考虑到接头的几何不对称性,采用三维整体建模,通过ANSYS软件的预紧单元模拟螺栓的预紧行为,使用接触单元模拟各部件之间的相互作用。按照API规范对接头的等效膜应力、等效弯曲应力与许用应力进行校核。在接头整体分析的基础上,建立螺纹的二维轴对称模型,进行局部应力分析。计算中使用参数建模法,法兰接头、螺纹的几何尺寸、材料性质和载荷等均可方便地更改。