向量式有限元法在管土相互作用中的应用

向量式有限元法是基于向量式力学和数值计算的一种创新性的结构行为分析方法。文章采用三种弹簧模型模拟海床,将向量式有限元法用于钢悬链线立管触地段与海床土体相互作用研究中,编制相应Matlab求解程序,计算了端部施加一定位移下立管的位形和弯曲应力,并与他人基于有限差分法及ABAQUS的模拟结果进行对比,同时运用该方法分析了弹簧模型、土体刚度、土体吸力系数等参数对立管触地段变形和弯曲应力的影响。结果表明向量式有限元法在模拟静态端部位移加载下的管-土相互作用是准确和可行的,能够直接求解变形和内力,具有相对简洁性,此方法是对立管力学行为的模拟,符合实际运动变形过程。为模拟管-土相互作用提供了新方法,同时为进一步研究实际循环载荷下管-土相互作用奠定了基础。     

船舶桨-轴系统双向流固耦合动力学建模方法研究

螺旋桨激励力引起的轴系及船体振动是船舶低频噪声的重要原因,目前已成为改善我国船舶振动噪声最关键的问题之一.为了掌握这类低频噪声成因,有必要从流体、桨、轴系间的复杂耦合关系着手,揭示螺旋桨激励力产生、传递机理及桨-轴系统流固耦合振动演化规律.因此急需一个桨-轴系统双向流固耦合动力学分析模型.为此,本文利用有限元法(FEM)耦合边界元法(BEM)建立了流体-弹性桨-轴系双向流固耦合动力学模型,并通过数值仿真分析以及实验研究,验证了所建模型的正确性.研究表明:本文建立的模型求解精度满足工程要求,且相比于目前广泛采用的商业软件方法具有计算速度快、对计算机性能要求低等优点,非常适合工程应用.     

热处理对800 MPa级钛合金对接焊平板残余应力影响的数值模拟

钛合金具有高强耐蚀、易焊等优质性能,广泛用于潜艇、深潜器等潜水器的受力构件及耐压耐蚀壳体。在焊接过程中,会不可避免的产生焊接残余应力,较大的焊接残余应力会影响焊接结构的安全性能,而焊后热处理能够有效减少焊接残余应力。本文首先采用数值模拟的方法对TC4对接焊平板热处理前后的残余应力进行计算,通过与试验结果进行对比研究,验证有限元数值模拟的合理性;然后采用该数值模拟方法研究Ti80对接焊平板多层多道焊的整个焊接过程以及焊后热处理方法。结果表明,焊后Ti80对接焊平板表面具有较大横向和纵向残余拉应力,通过热处理工艺后,残余拉应力得到明显降低。因此,通过焊后热处理方法可以在很大程度上降低对焊接结构力学性能可能产生的不利影响的残余拉应力。     

新型桁架箱体浮筏结构重量优化研究

结合桁架结构的优点,将桁架结构应用于传统浮筏形成一种新型桁架箱体浮筏结构,并对其重量进行优化。首先在有限元软件Abaqus中建立了桁架箱体浮筏模型,然后基于模态分析,重力场分析和抗冲击分析,以筏架上、下面板厚度为设计变量,分析了面板厚度变化对结构刚度及强度水平的影响,且在保证足够刚度和强度水平的前提下,浮筏减重可达15.4%。本文的研究可为新型桁架箱体浮筏的结构轻量化设计奠定基础。     

自升式平台的非线性结构动力分析

自升式平台是一种柔度较大的平台结构.在设计这种平台时,应该考虑平台结构的动力特性,特别是要进行非线性的结构动力分析.本文通过对平台实例的计算,指出并分析了结构的线性动力分析和非线性动力分析结果的差异,表明了对自升式平台进行非线性结构动力分析的必要性.     

海上埋置式承台装配式双壁钢围堰研究

深中通道伶仃洋大桥非通航孔桥上部结构均为110 m跨钢箱梁,下部结构采用群桩基础+埋置式承台+桥墩(整幅式、分幅式),深水区承台施工时最大抽水水头达24 m。承台围堰结构设计为装配式双壁钢围堰,横向分块,整幅式桥墩围堰由4个角块和2个水平块装配而成,分幅式桥墩围堰由4个角块装配而成,围堰主要由内外壁板、水平环、隔仓板、锁口钢管桩和内支撑5个部分组成。从开挖方量、支撑数量、入土深度、设备等方面,对比围堰分块下沉和整体下沉工艺,因整体下沉工艺具有挖方量小、支撑数量少、入土深度小、设备占有率低、围堰总重小等优点,确定围堰采用整体下沉工艺。采用有限元软件进行围堰施工模拟分析,得到围堰结构和封底混凝土受力均满足设计规范要求。     

艉轴承载荷分布影响因素研究

为解决某船艉轴架赛龙轴承异常磨损问题,文章应用有限元方法建立艉轴、艉轴承及轴承衬套接触模型,研究轴承斜度与长度对轴承载荷分布的影响。结果表明,在一定条件下,轴承斜度对轴承载荷分布的影响十分明显,且轴承加长可进一步有效增加实际接触面积,降低局部峰值压力,改善轴承及轴承衬套的磨损状况。     

船舶主机隔振对轴系适配性影响研究

船舶轴系是推进系统中的重要部分,其运转的可靠性和稳定性都直接影响到船舶的运行。本文以典型轴系试验台架为研究对象,建立轴系有限元模型,考虑纵摇环境下,船舶主机的隔振对轴系产生的附加激励,对轴系进行了瞬态响应分析。结果表明,纵摇环境下,轴承负荷受主机垂直方向隔振刚度影响最大,而在进行总体设计时,应综合考虑隔振刚度对轴系振动和主机隔振效果的影响。     

双碑嘉陵江大桥非线性稳定分析

为保证双碑嘉陵江大桥结构的安全,对该桥进行非线性稳定分析。采用ANSYS建立全桥有限元模型,考虑梁柱、大位移、斜拉索垂度等几何非线性因素,采用弹塑性分析中的各向同性强化模型考虑材料非线性,材料本构关系选用双折线模型。分析结果表明：该桥的稳定性满足规范要求,考虑几何非线性的结构稳定安全系数和仅考虑线弹性的结构稳定安全系数差别不大;考虑材料非线性的结构稳定安全系数大概是仅考虑线弹性的结构稳定安全系数的0.4倍左右;考虑几何与材料双重非线性的结构稳定安全系数是仅考虑线弹性的结构稳定安全系数的0.3倍左右。建议非线性稳定的安全系数参考结构丧失承载能力的安全系数的计算方法。     

基于C8051F020型单片机的仿真随动舵轮的转角检测

介绍了航海模拟训练系统中仿真随动舵轮的转角、转向的检测方法,给出了该方法的工作原理和硬件设计,并进行了软件编程。该设计成本低廉、简单可靠,可推广至任何角度检测系统中。