基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计

文章提出了一种基于动力刚度法和离散方案库的船舶板架结构动力优化设计方法。首先把船舶板架结构分解成由多个离散梁组成的组合结构,使用动力刚度法来分析计算带有机械隔振装置的船舶板架结构的固有频率和动力响应;应用等效静力算法计算结构在动载荷下的应力分布。与传统有限元方法相比较,文中分析方法具有计算精度好、运算速度快的优点。针对船舶板架结构的特点,结构动力优化设计选取纵桁和横向构件剖面惯性矩作为设计变量以减少设计变量的个数,并建立满足构件剖面尺寸搭配关系要求的构件尺寸方案库,在方案库中选择惯性矩大于设计变量取值且剖面面积最小的构件,直接得到结构参数离散值。最后通过船舶板架结构的动力优化实例验证了文中方法的有效性。     

复合材料箱型基座结构静动态特性试验研究

以原钢质基座为对象,提出了一种箱型复合材料基座模型,根据该基座的承载应用要求,设计了适用14.7t大载荷加载的基座静/动态特性试验测试方案,针对复合材料基座和原钢质基座开展静刚度试验、空载振级落差试验、加载条件下的频响试验,对比分析了两种基座的静/动态性能。试验结果表明:所设计的复合材料基座的静刚度与原钢质基座相近,在0~1000Hz范围内,横向振级落差提高4.2dB;垂向振级落差提高2.3dB,且复合材料基座具备优异的高频损耗特性。     

多自由度拉杆的静力学分析

在有限元分析中,多自由度系统由于是非静定结构,其刚度矩阵奇异,因此不能使用静力学分析方法进行求解。[1]在一些大型机械设备的有限元计算中,常常会遇到诸如拉杆等的多自由度系统,使用传统的静力学计算方法是不奏效的,而使用动力学方法得到收敛的结果,则需要巨大的计算量。大型的工程机械所包含的拉杆、多轮平衡梁行走机构等,都是多自由度系统。但这些机构有一个共同的特点,就是它们都是为了机构的动作需要或减小应力而使     

冲击载荷下弹性联轴器刚度非线性特性影响*

论文分析了弹性联轴器在车辆应用中的重要作用,通过建立弹性联轴器双质量力学模型,将弹性联轴器的刚度非线性引入模型中,利用渐进法分析了联轴器在冲击载荷下其刚度非线性特性影响,为弹性联轴器在车辆应用设计中,提供了一定的理论指导。     

隔振器和垫板贴合率的测量方法研究

在机械隔振系统中,采用传统的蓝油法和塞尺法都无法较完整地反映金属隔振器与垫板间的接触状况。考虑到金属间的贴合程度主要由组件所受的压力及两接触面物理特性所决定,研究提出了一种用于检测垫板和金属隔振器贴合率的工程实用测量方法,并通过多样本试验,证实了方法的可行性。该方法操作简便,检测结果可信。     

基于形貌优化的舰载电子机柜高刚度优化

由于舰船在运动或者作战时,舰载电子设备会因为振动出现故障,最终导致舰载武器无法工作等问题。通过对舰载电子机柜进行模态分析,基于形貌优化而对舰载电子机柜的刚度进行优化。该优化设计以节点位移为变量,选择第一阶的固有频率为形貌优化的目标函数,对舰载电子机柜做高刚度优化。结果表明:舰载电子机柜在用该方法进行形貌优化之后,舰载电子机柜的刚度明显增强,抗振性能得到显著提高,因而舰载武器系统也能更加可靠。     

钢夹层板数值模拟技术

Sandwich plate systems (SPS) are advanced materials that have begun to receive extensive attention in naval architecture and ocean engineering. At present, according to the rules of classification societies, a mixture of shell and solid elements are required to simulate an SPS. Based on the principle of stiffness decomposition, a new numerical simulation method for shell elements was proposed. In accordance with the principle of stiffness decomposition, the total stiffness can be decomposed into the bending stiffness and shear stiffness. Displacement and stress response related to bending stiffness was calculated with the laminated shell element. Displacement and stress response due to shear was calculated by use of a computational code write by FORTRAN language. Then the total displacement and stress response for the SPS was obtained by adding together these two parts of total displacement and stress. Finally, a rectangular SPS plate and a double-bottom structure were used for a simulation. The results show that the deflection simulated by the elements proposed in the paper is larger than the same simulated by solid elements and the analytical solution according to Hoff theory and approximate to the same simulated by the mixture of shell-solid elements, and the stress simulated by the elements proposed in the paper is approximate to the other simulating methods. So compared with calculations based on a mixture of shell and solid elements, the numerical simulation method given in the paper is more efficient and easier to do.     

基于不同形式和刚度撞击船艏的舷侧结构碰撞性能研究

为了研究撞击船艏形状及刚度对碰撞历程损伤变形产生的影响,利用数值仿真软件MSC/Dytran,对不同形式及刚度的球艏型船艏撞击下被撞船舷侧结构的碰撞性能进行了定量的分析研究.结果表明:船艏形式及刚度对船舶碰撞安全性会产生影响,撞击船艏部与被撞船舷侧的接触面积越大,舷侧结构吸能越多,其碰撞安全性也就越好.考虑实际船艏结构刚度的影响可以提高极限撞深,从而增加舷侧各构件的吸能效果,对舷侧结构的碰撞安全性有利.     

高速公路空心板桥加宽改造刚度渐变技术

以京港澳高速公路空心板桥加宽改造工程为背景,采用有限元程序MIDAS/Civil建立某20 m跨径加宽空心板桥的空间有限元模型,对布设横向刚度渐变构件前后的加宽空心板桥静力性能进行分析。研究结果表明:布设横向刚度渐变构件前后的空心板桥在新旧桥板过渡区域的位移曲线有显著区别,布设横向刚度渐变构件前,新板和旧板之间出现较大的刚度突变,引起位移曲线突变;布设横向刚度渐变构件后,各块桥面板的位移曲线呈现逐步平缓变化的趋势;布设横向刚度渐变构件前加宽空心板桥的荷载横向分布系数峰值明显,表现出显著的单板受力现象;布设横向刚度渐变构件后,加宽空心板桥的荷载横向分布系数峰值减小,表明所承受的集中荷载由多块桥板共同承担;对比布设横向刚度渐变构件前后加宽空心板桥的静力性能,证明了布设横向刚度渐变构件的有效性,横向刚度渐变效果良好。     

显式积分技术求解橡胶元件大变形问题的研究及应用

利用隐式积分技术求解橡胶元件非线性刚度问题时,因大变形造成网格过度畸变或体积自锁从而导致程序收敛失败。以分析某款橡胶弹簧垂向准静态刚度为目标,探讨利用显式积分技术求解橡胶产品的准静态刚度基本原理,提出在确保计算质量前提下加快分析效率的基本措施。分析与试验结果表明:橡胶为应变率相关材料,不能通过改变加载速率来提高计算速率,而应使加载速率维持正常状态,并通过选取适当的质量缩放因子和采用材料的黏性阻尼来获取计算效率;金属的最小稳定时间远小于橡胶,为提高模型的稳定时间增量,可将金属定义为刚体;显式积分技术可得到橡胶弹簧良好的准静态结果,但橡胶被高度约束时,体积变形的局限性会导致分析结果具有一定的误差。这些结论为分析类似橡胶弹簧提供了一种思路和评估方法。