有限元法在内燃机气缸盖研究中的应用

气缸盖是内燃机中形状最复杂的主要零件之一。本文运用三维有限元分析方法,从气缸盖有限元模型的建立、气缸盖复杂边界条件的确定以及气缸盖有限元计算分析三个方面,系统阐述了目前国内外应用有限元分析方法对内燃机气缸盖进行温度场、热应力、机械负荷和热负荷以及多物理场多部件耦合分析的现状和发展趋势。     

HCSR直接计算边界条件合理性分析

以某成品油船为例,建立全船结构有限元模型,选取典型装载工况,进行全船结构强度直接计算,按照HCSR要求,"切"出船中区域345舱的舱段模型,保持网格和载荷不变,施加边界条件,进行舱段结构强度直接计算,并与全船直接计算在345舱段范围内对应的应力应变值进行对比分析。计算结果表明,在评估区域内同一节点的应变值和同一单元的应力值相差很小,验证了HCSR直接计算中边界条件的合理性。     

多工况应力约束下多用途船货舱结构优化

为了减轻某多用途船空船重量,通过建立某多用途船船舯舱段的三维结构有限元模型,分析单元网格划分、边界条件处理、典型工况及载荷分布等关键技术,在保证结构强度在4种典型载况都满足规范要求的情况下建立尺寸优化数学模型,运用灵敏度分析法得出设计变量与各响应之间的灵敏度并对其结构进行优化,对比分析优化前、后的计算结果,整体强度满足最大许用应力的要求,优化后舱段结构总质量减少了10.87%,达到了减轻空船重量的目的。     

驳船载导管架拖航及下水工况中的结构强度分析

根据相关规范,应用ANSYS有限元软件对上海船舶研究设计院的导管架拖航/下水驳船的设计方案进行了结构强度的有限元分析.为取得可靠的计算精度,对导管架、滑道和驳船均进行了精确的有限元建模,对该设计方案进行了多工况的应力和变形的计算,给出了有限元模型建立过程中单元的选取、网格剖分以及约束和载荷的处理方法,并对计算结果进行了分析,从而提出了结构改进建议和作业环境要求.本文的研究成果为驳船的设计及结构强度分析提供了参考方法.     

船体结构加筋板极限强度的影响因素

采用非线性有限元软件ABAQUS,应用弧长法对船体内部加筋板进行极限强度影响参数研究.分析不同的初始挠度大小、焊接残余应力大小、模型范围、边界条件、有限元网格尺寸、材料应力应变曲线和侧压力对单轴受压加筋板极限强度的影响.通过对加筋板计算模型的参数进行研究可知,侧压力的存在和结构的初始挠度大小会对加筋板的极限强度产生显著影响,该研究可为加筋板极限强度计算模型的正确选择提供参考.     

船体钢板切割温度场的有限元数值模拟探究

为了探究船体钢板切割温度场的有限元数值模拟,在分析了钢板切割温度场的基本理论的基础上,通过几何模型建立,网格尺寸的划分,材料特性,基于生死单元的热源模型,载荷和边界条件的具体分析,建立了钢板切割的温度场的有限元模型.经过初步计算,证明了数值模型的可行性,并初步得出了一些基本规律.     

基于CFD的船舶船体总阻力预报方法

为了对船体航行阻力大小进行预测,使得设计人员在设计阶段便能够对船身结构进行优化改进,以获得性能优良的船身结构。基于UG建立船身与水流相互作用的几何模型,并借助hypermesh环境对几何模型进行离散化,得到高质量的流体动力学计算网格。将船头前部网格作为入口边界条件,后部以及侧面网格作为出口边界条件,船身对称面网格作为对称边界条件,建立有效的有限元计算模型。采用Fluent求解器对有限元模型进行求解,设定最大迭代步数为100步。通过对求解过程中动力粘度、速度、压力等重要的动力学参数残差收敛情况进行监控,表明整个计算过程收敛,得到的计算结果与实际情况相符合。通过CFD计算,得到了船身周围水压分布情况,根据船身前后方向水压差以及船身截面积,计算得到了船舶航行阻力。     

二冲程船用低速机热流固耦合分析

本文以低速二冲程船用发动机为研究对象,通过建立发动机整机热流固耦合模型,结合燃烧侧和冷却侧边界条件,采用流体与有限元相结合的方法得出耦合场的温度分布,并考虑该工况下的螺栓预紧力和缸内爆压等机械载荷,进行热机耦合应力分析,讨论热负荷和机械载荷对整机应力分布的影响,并在所得应力场的基础上,对核心受热零部件缸盖进行了高低周疲劳分析。     

穿梭油船货油泵电机基座的强度分析与模态分析

基于有限元法,对某穿梭油船货油泵电机基座进行多工况强度分析与模态分析,计算其固有频率,并对比主机、螺旋桨等激励源频率,分析共振可能性.在分析过程中采用点质量方式简化电机质量,以壳单元代替基座实体模型,通过DesignModeler软件建立模型、划分网格和约束边界条件,显示应力和变形计算结果,对设计方案的评定和优化具有较...     

流固耦合作用下液压管道声场数值仿真

针对舰载液压管路,利用有限元软件Ansys的MFX模块分析流固耦合作用下液压管振动,并提取耦合面单元网格数据及其法向位移,作为Sysnoise软件中的边界元模型和边界条件,最终计算出结构体的表面声压和外声场.通过对液压管模型计算分析,讨论了管壁厚度、流速对于受激振动辐射声场的影响规律.     

基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子

采用两种奇异单元模拟裂纹尖端应力应变场的奇异性,建立了相应的计算裂纹尖端应力强度因子的ANSYS有限元模型。通过数值计算,分别考察了这两种有限元模型中裂纹尖端附近区域网格参数的变化对应力强度因子计算精度的影响,比较了应力强度因子对各个参数的敏感程度。发现采用20节点奇异元的有限元模型计算的应力强度因子几乎与网格参数无关,其计算结果更稳定可靠。该模型能够用于船舶及海洋工程结构中含裂纹构件的应力强度因子计算。     

基于有限元法的箱型梁极限强度影响因素及敏感分析

船体箱型梁极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性。本文开展对箱型梁简化模型的极限强度研究,基于非线性有限元法计算3种典型箱型梁模型的极限强度,与已有实验数据比对,验证本文有限元算法的可靠性。通过分析箱型梁边界条件类型、网格密度大小和初始缺陷等敏感因素,发现边界条件未设置延长段的模型计算误差达到了20%,粗糙网格计算误差达到了30%,初始缺陷大小为0.01～0.02倍箱型梁跨长时,计算结果敏感性较小。     

基于Nastran的汽车前照灯振动性能分析

通过对某款汽车前照灯进行结构强度分析,研究汽车前照灯的网格划分及各个零部件结合部分的前处理建模方法.采用Nastran软件,使用多点约束连接单元法建立汽车前照灯的模态频响分析和振动强度分析有限元模型,并分别进行分析求解.通过分析结果可知,该款前照灯整体结构系统的第一阶频率高于地面最大激励频率,不会出现共振现象;在振动冲击载荷工况下,产品各个零部件的最大应力均远小于各零件材料的强度极限,完全满足产品结构强度要求.     

C型独立舱三体罐结构强度有限元分析

根据《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》的要求,借助ABAQUS软件,对某液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船C型独立液货舱三体罐结构进行整体有限元强度分析。介绍了模型范围、载荷工况、边界条件和接触类型,并对局部高应力区域网格进行细化,对液罐结构的中面应力和表面应力进行校核。通过对结果进行分析,阐述三体罐的受力特点,提出改进意见,为罐体结构优化提供参考。     

盘式制动器热结构耦合分析

文中应用ABAQUS软件对盘式制动器进行热结构直接耦合分析,采用具有温度计算和结构计算所需自由度的C3D8T单元,对制动盘三维模型划分网格;分析了有限元模型的初始条件、边界条件和载荷施加,详细讨论了制动件之间摩擦系数、热流密度函数和对流散热系数的选取和计算;分析了制动盘制动模拟过程中的温度云图,比较制动盘的不同结构和材料参数对制动盘表面温升的影响.分析结果对制动盘材料选择、结构尺寸设计、制动工况选择、制动盘破坏预防等工作提供了可靠依据.     

水下爆炸载荷作用下舰船结构极限强度研究

在对水下爆炸载荷作用下典型舰船结构损伤研究的基础上,分析了塑性变形和各种破口形状尺寸等受损情况下Nishihara箱形梁的极限强度,得出结论:有破口的箱形梁未必比有塑性变形的极限强度小,若中剖面破口长度相等,则破口面积越大极限强度越小。利用NAPA软件建立典型舰船的模型得出设计载荷并导入MSC.Patran划分网格、定义属性并施加载荷与边界条件,运用MSC.Dytran模拟水下爆炸载荷高瞬态非线性分析,通过MSC.Nastran与工程软件MARS对该模型进行极限强度非线性分析对比,提出了一种对真实爆炸损伤状态下的舰船结构极限强度计算方法,证明其运用于结构设计校核极限强度的有效性和安全性。     

用网格叠加法进行壳体和实体单元的混合分析

本文提出一种用于壳体单元和实体单元混合分析的网格叠加方法。在船体壳体的结构设计过程中，总体模型通常采用壳体单元。然而，在对应力集中区或裂纹附近的区域进行分析时，就有必要采用实体单元。在这种情况下，对模型的分析工作常采用局部网格细分的方法进行，并通过设定边界条件，将总体模型分析所得到的结果供给局部模型分析时使用。从解的精确度和建模的灵活性等方面来看．网格叠加法比局部网格细分法要好得多。为了说明该方法的有效性，本文列出了带裂纹表面或带有凸台的板模型的分析示例。     

燃气轮机吊装轨道系统结构强度分析研究

以某船为研究背景,进行了燃气轮机吊装轨道的强度分析研究。首先开展了导轨系统的受力分析,给出了不同类型力载荷的理论计算结果;再利用有限元软件分别建立了导轨的杆梁单元和实体单元三维计算模型;然后确定了10个典型计算步的载荷;经过试算对比两种模型,杆梁单元和实体单元模型相比具有求解速度快,效率高等特点。进而确定了以杆梁单元网格为主要计算模型,实体单元网格为校核计算模型的研究思路。计算结果表明：现有吊装轨道系统的强度满足使用要求,在过渡导轨段是整个导轨系统的薄弱环节,需要进一步优化吊装轨迹或者局部结构加强。     

船体起锚机强度的有限元分析

依据某起锚机结构,利用国际上普遍采用的结构分析软件ANSYS,建立起锚机的有限元分析模型.依据起锚机的实际结构特点,采用了各种不同的单元类型和边界条件.通过对起锚机在各种组合载荷工况下的受力分析和强度计算,得到了起锚机各部位的应力分布图以及相应的数据,并根据结构响应的特点提出合理有效的结构加强措施和部分结构优化方案.     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响.本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险.网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险.初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子.