船用LNG装卸臂旋转接头滚珠数量优化研究

旋转接头用于实现船用LNG装卸臂低温管路系统的旋转动态密封,是船用LNG装卸臂的核心部件.本文基于Abaqus有限元软件对LNG装卸臂旋转接头整体进行静力学承载仿真,分别针对双排滚道滚珠数目146、120、100、80、60进行仿真计算.结果表明上下排滚珠的最大切应力和最大等效应力随滚珠数目的增加先减小后增大,最佳滚珠数目为120.最后根据滚珠的最大接触应力与最大切应力之间的关系,总结针对旋转接头滚珠应力的数值模型.     

旋转密封接头

提供单位:船舶总公司第七○三所在蒸汽及其它流体的输送过程中,特别是动静连接的管路中,跑、冒、漏问题一直没有很好解决,在现有的设备中,多数沿用较为老式的石棉盘根动静密封装置,这种装置磨损较快,不能自动补偿,使用周期短,更换石棉盘根劳动强度大,停机时间长;同时流体泄漏严重,造成能源的大量浪费,不能满足使用要求。旋转密封接头就是针对这一问题研制的理想密封装置。该装置采用磨擦系数小、耐磨、具有一定强度的材料作为密封垫。同时增加补偿元件,在压力增加、减少或者在升温、降温的过程中能自动保持严密贴合,在结构设计中考虑了接头与辊筒的安装同轴度,增加自动调节环节,使接头与辊筒同时旋转的过程中,达到理想的密封效果。     

锚泊绞车旋转端面密封装置技术

针对水下某深度锚泊绞车旋转端面密封性差的问题,研发出一种锚泊绞车旋转端面密封装置,对该装置中的静密封环和动密封环建立物理模型,在不同压力情况下进行仿真,得出动密封环的变形量、应力及接触间隙云图,从而进一步验证锚泊绞车旋转端面密封性的可行性。     

基于ANSYS-WORKBENCH的绞车卷筒受力分析与试验研究

根据液压张力/锚泊绞车的实际使用工况,采用ANSYS-WORKBENCH对液压张力/锚泊绞车的卷筒建立有限元模型,并对制动力和支持负载2种使用工况下的应力应变进行分析。分析结果表明：卷筒最大综合应力均小于材料的许用应力,满足强度要求。同时,采用油缸加载的方式对液压张力/锚泊绞车的制动力和支持负载进行试验,验证绞车卷筒的强度和刚度是否满足使用要求。试验结果表明：卷筒无明显变形,试验完成后绞车运行无卡滞,绞车卷筒的强度和刚度满足使用要求。     

海洋修井机井架应力测试工装设计和应用

工装作为海洋修井机井架应力测试必要的辅助加载工具,其结构形式和承载能力直接影响到井架应力测试的安全和效率。为研制出通用性强的井架应力测试工装,通过调研当前海洋修井机的主要结构形式,依据标准规定的应力测试要求,采用有限元软件ABAQUS对设计的工装进行2种工况的计算分析。分析结果表明:工装的最大应力值为260.9 MPa,满足强度要求;最大变形为3.37 mm,变形较小。实际应用结果表明:设计的工装可满足现场井架应力测试的要求,应用方便,适用性强。     

浮式生产储油卸油船多通道流体旋转接头性能分析

考虑到多通道流体旋转接头是浮式生产储油卸油船中单点系泊系统中的关键设备,在机械强度、耐腐蚀、抗疲劳能力、密封性能等方面要求极高,而目前国内的研究不多,因此,从不同角度分析国外3种不同单点系泊方式中所采用的多通道流体旋转接头结构形式的技术特征和技术难点,为其国产化提供技术参考和借鉴。     

冲击载荷下海洋石油平台直升机场结构安全性计算分析

考虑到直升机紧急着陆工况下冲击载荷对海洋石油平台直升机场的作用时最为不利,且该工况下的结构响应复杂的问题,采用ABAQUS有限元软件对其进行动静态分析。结果表明:直升机场结构在冲击载荷静态作用下满足强度要求,结构受力最大部位在直升机后机轮着陆位置,纵向支撑桁架及直升机场固定端位置应力水平较高;常见风、浪环境载荷频率远离直升机场结构自振频率,结构发生共振的可能性较小;在冲击载荷瞬间作用下直升机场结构满足强度要求,应力及变形呈现波动特征。     

大型绞吸挖泥船挖岩绞刀切削数值模拟

针对绞刀切削岩石的特点,建立了考虑步进距离和切层厚度的绞刀受力模型,然后分别建立5 000 kW绞刀物理模型和有限元模型。分析了在反刀切削岩石时绞刀的受力情况,绞刀在最大功率时的应力和变形。计算表明,5 000 kW绞刀在设计工况下,最大变形为1.84 mm,最大应力为140.5 MPa,分别满足刚度要求和强度要求,验证了绞刀设计的合理性。     

自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度分析

对新研制的自升式修井平台悬臂梁及支承基座强度进行有限元计算仿真,得到整体应力分布规律,确定受力较大的部位,并进行现场应力测试实验。考虑到现场测试的不足,使用有限元计算仿真进行包括钻台、悬臂梁及支承基座自重的3种测试工况下整体结构的应力。结果表明,其结构最大应力值均小于钢材许用应力,满足设计要求;对较大应力处的艉部基座应力部位进行结构改进,使其应力降低,提高了整体结构的安全性。     

发射筒热力耦合场下力学性能研究

发射筒是潜载导弹发射装置的重要组成部分,需要有足够的强度和刚度满足不同发射条件。本文结合实验数据,建立仿真模型,通过静力分析得到压力和结构载荷作用下的变形和应力分布;通过温度场分析得出筒上温度分布及温度载荷作用下应力应变情况;通过热力耦合场分析得到发射筒整体变形与应力分布。结果表明:在气压和结构载荷作用下发射筒最大变形1.5 mm,筒底应力125 MPa;温度场下温度自筒底段至筒体段阶梯分布,热应力作用下最大变形3.5 mm,最大应力317 MPa;热力耦合场下发射筒最大变形4.23 mm,最大应力384 MPa。3种工况下分析结果显示温度载荷是影响发射筒应力应变的主要因素,设计时在筒底圆弧面中心处需要加强。     

自升式平台的结构强度计算

自升式平台在海洋石油开发中被广泛应用,为保障平台在各类海况中正常工作,其结构强度是安全评估的重要依据。以渤海海区的自然环境条件为设计背景,考虑风载荷、流载荷、冰载荷和波浪载荷等环境载荷,以及载荷沿横向、纵向和斜向作用时,对平台的结构强度进行有限元分析,计算平台桩腿和主体结构在不同工况下的应力与变形,表明平台主体和桩腿上最大应力发生在风冰载荷横向作用的工况;在横向外载荷的作用下,桩腿靠近泥面的部分和固桩室附近受到的应力大,应进行局部加强;平台主体部分局部载荷较大的甲板区域也应加强;纵向构件必须满足强度要求才能确保平台承载的最大应力。综合计算结果,为该平台结构的优化设计和安全评估提供参考。     

潜艇中修时耐压船体大开口的强度计算

使用国际通用的大型有限元分析软件,对某型潜艇中修时耐压船体及舱壁上开口后艇体的强度及变形情况进行分析计算,计算结果表明,开口后艇体及开口区域的应力及变形均较小,满足修理要求。     

陶瓷-金属二次部分瞬间液相连接接头残余应力分析

利用热弹塑性有限元方法,模拟分析了Si3N4陶瓷与Ni合金进行二次部分瞬间液相连接接头残余应力分布状态和中间层对此连接接头应力分布的影响.结果表明在靠近连接界面附近的陶瓷外表面存在最大拉伸应力;有中间过渡层的接头应力出现大幅度的降低.分析认为陶瓷与金属之间热膨胀系数的重大差异是导致残余应力的主要原因;采用中间过渡层能缓和接头的残余应力,提高接头强度.     

5083铝合金T型接头焊接残余应力分布及超声冲击处理工艺研究

为了获得5083铝合金T型接头焊接残余应力分布和减少焊接残余拉应力,文中采用X射线衍射法对8 mm和4 mm两种T型接头进行残余应力测试,分析了不同的冲击强度对8 mm T型接头残余应力的影响,并采用优化后的冲击强度处理4 mm T型接头,结果表明:两种接头底板和腹板上的纵向残余应力在近缝区均为较大的拉应力,随着远离焊趾残余应力逐渐减小,最后趋于无应力状态;4 mm T型接头近缝区的残余应力小于8 mm T型接头.采用4.0 s/cm~2冲击强度处理8 mm T型接头焊缝,冲击效果较好,在焊趾产成的压缩应力相对均匀;4 mm T型接头焊缝冲击处理前,底板背面的纵向残余应力整体上呈"几"型分布,超声冲击处理焊缝和焊趾后,没有被冲击处理的底板背面的残余应力整体上变成"M"型分布,纵向残余应力的平均应力值由163MPa降低到58MPa.     

舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究

由于传统的舰船机械接头焊接方法得到的构件极限荷载数值较小,容易产生疲劳裂纹损伤,导致其使用寿命过短,提出舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究。分析焊接接头在不同条件下的受力情况,建立有限元模型,将输出结果设置为应力强度因子,并采用四点受压载荷设计,计算裂纹应力强度,分析应力强度因子数值在趋近于临界值时,对裂纹扩展的加速效应,完成舰船机械焊接接头疲劳裂纹损伤研究。设计对照实验,测试本文方法的应用效果,将其与另外2种传统方法比较,分别测试三者的极限荷载。实验结果表明,所提出的焊接方法最大极限载荷数值达到了1 964 kN,相比传统方法增加了1.8%,证实本文方法能够有效控制焊接接头疲劳裂纹损伤程度,增长其使用寿命。     

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。     

T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算方法

T型接头是船舶与海洋结构物的典型结构形式之一,其焊趾处常常是疲劳热点区域。T型接头焊趾表面裂纹的应力强度因子是船舶与海洋结构的、基于断裂力学安全评定和疲劳寿命预测的基础。本文对T型接头表面裂纹应力强度因子的计算方法,尤其是Bow ness等人提出的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的计算公式进行了分析,在此基础上导出了形式简单,物理意义明确的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算公式,并和相关的应力强度因子的计算结果进行了比较,证明了本文简化方法的可行性。     

应用于液体密封环境的电动执行机构设计

基于液体工作环境和客户需求确定的目标参数,对电动执行机构进行结构设计,比照参数指标要求确定了丝杆、减速机构、电机的关键参数。采用动、静组合的密封方式,并与铜衬套配合,提高了电动执行机构的密封可靠性。利用有限元分析软件对推杆和壳体进行力学仿真,通过对应力及变形结果分析,得出结构强度满足要求。     

船舶和海洋结构物建造中的计算焊接力学进展

针对薄板结构的失稳现象,基于固有变形理论和弹性有限元分析,预测其焊接失稳变形分布、失稳变形模态及对应临界失稳条件;针对海洋平台中厚板的多层多道焊问题,热弹塑性有限元分析需要消耗大量的计算机资源以及计算时间,且计算精度不易确保,这就需要应用更先进的数值分析方法进行研究,若得到焊接残余应力的精确分析结果,则可用于焊接接头和结构的强度、断裂等性能的评估。总结当前轻量化造船中薄板结构的焊接失稳变形,以及海洋平台用大厚板结构多层多道焊的残余应力等计算焊接力学的进展,并归纳了影响焊接接头力学性能的因素。     

考虑偏心影响的灌浆套筒连接受力性能研究

为了研究偏心率变化对钢筋接头的等级、接头承载力、灌浆料应力、套筒应力的影响,文中在无偏心试验的基础上采用有限元软件ABAQUS对18个偏心钢筋套筒灌浆连接进行单向拉伸试验的数值模拟研究.结果表明当接头的偏心率控制在10%以内时,满足JGJ107Ⅰ级接头的要求;随着偏心率的增大接头极限轴力N_u不断下降直至为零,且接头截面的极限弯矩M_u和极限轴力N_u存在相关性;偏心率的变化几乎对灌浆料的应力没有影响;套筒的应力与偏心率呈比例关系且应力分布呈现出不均匀分布.