基于三维应力方法的中厚壳耐压结构强度研究

深海耐压结构的应用设计逐渐呈现采用中厚壳结构的特征,其结构应力特性与传统薄壳结构相比具有明显差异。本文以采用矩形肋骨加强的深海无人系统头盖结构为对象,基于环肋圆柱壳三维应力分析方法对中厚壳耐压结构强度开展研究。首先,通过文献中的算例检验三维应力方法计算程序关于环肋圆柱壳结构计算的正确性,然后对头盖主体结构进行典型应力计算,研究中厚壳结构受力特性,最后通过等效肋骨间距假设,计算获取头盖复杂结构典型区域壳板和肋骨的应力水平和分布规律。与有限元仿真计算和模型试验结果比较表明,三维应力分析方法用于中厚壳耐压结构应力计算时具有较好的适用性和工程精度,可以为深海耐压结构强度分析和中厚壳结构理论研究提供参考。

结构强度试验液压缸振动智能检测及定位方法

针对结构强度试验加载过程中液压缸振动问题,提出了一种液压缸振动智能检测及定位方法,通过对常见液压缸振动信号的捕捉建立异常声音信号专家知识库,同时在试验现场布置声音检测传感器阵列以获取液压缸振动信号,通过与专家知识库匹配确定异响来源并分析可能的原因。引入液压缸空间分布坐标,对可能发生振动的液压缸进行快速定位,对液压缸振动的位置和原因进行快速检测判断,起到辅助试验实施、降低试验风险的作用。

结构强度试验液压缸测试框架设计改进与应用

针对液压缸测试支持框架使用过程中换装效率低、对吊装的依赖性较高的问题,提出了一种新型开放式框架改进方案。利用仿真分析对框架的刚度进行精确设计,并在框架底部安装万向轮,以方便标定过程的转场。同时,通过仿真分析对框架进行了强度校核,使其具备较高的安全裕度。与已有的框架相比,改进方案的框架具有更好的场地适应性和可靠性。

结构强度试验惯性力计算方法研究

为验证基于作动筒运动位移数据的加载点惯性力计算方法,设计位控作动筒高频推动测力传感器及质量块往复运动的验证试验,同时在控制系统中引入位移数据FIR滤波算法及加速度计算算法。试验结果表明,试验过程中惯性力计算方法与实际测力传感器反馈数据量级一致,初步证明了算法的可行性。

二维码技术在飞机结构强度试验应变信息管理中的应用

针对飞机结构强度试验中应变信息记录,开发了基于二维码技术试验应变信息管理系统,以提高试验部署效率和信息记录准确性和便捷性。该系统将二维码技术与试验信息管理相结合,实现了对试验信息的快熟识别、信息采集和存储管理。介绍该系统的设计原理和应用效果。

防波板对液氢罐式集装箱罐体结构强度的影响

针对液氢罐式集装箱在公路运输条件下,运载车辆加速、转弯、刹车时会导致内部液体大幅晃动,给罐体结构带来冲击,造成失效等问题,基于液氢罐式集装箱的防波板设置,建立了罐体和内部流体域全尺寸分析模型,分析了防波板、充装率及防波板数量对罐体薄弱位置应力的影响规律。结果表明:未设置防波板时,液体晃动会导致结构的应力水平提高20%;设置防波板可减小液体晃动程度,大幅降低流体冲击压力,最大可降低50%以上;设置防波板可降低由于液体晃动引起的应力增幅,其中3个薄弱位置最高可降低31.9%,52.8%和34.2%,有利于提高结构薄弱位置的使用寿命,并且在罐内均匀设置2块防波板时,对于降低罐体结构应力的效果最佳,是工程设计的优选形式。

船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。

海上旅游平台大跨度网壳结构强度分析

海上旅游平台大跨度网壳结构作为新型结构,目前还没有成熟的设计和强度分析方法。本文以网壳结构立柱间的相对位移为波浪载荷控制参数,基于设计波法和三维水弹性理论计算波浪载荷;以百年一遇的风速作为风载工况,采用k-ε湍流模型模拟风场计算风载荷,利用面元积分法计算网壳结构等效节点载荷,建立大跨度网壳结构外载荷计算方法。在此基础上,以“海洋之心”旅游平台为算例,开展了网壳结构响应分析,获得了风载荷、波浪载荷及风浪联合作用下的网壳结构响应,对比分析了风载荷和波浪载荷对网壳结构响应的影响。

虚拟仿真APP在国际班课程教学中的应用探索——以结构强度基础(英)课程为例

针对国际班学生基础薄弱的特点,以学生学习效果和学生发展为中心,围绕结构强度基础(英)课程中的基本概念、典型例题和习题,探索出一种新的课上和课下的辅助教学手段——虚拟仿真APP的应用。具体包括系列虚拟仿真APP的制作、虚拟仿真APP习题课中的讲演、虚拟仿真APP课下的练习和反馈。辅助增强教师的教和学生的学之间的联系和互动,弥补国际班学生理论基础薄弱、逻辑思维和演绎分析能力不强的弱点,增强国际班学生课上和课下的学习效果,并强化国际班学生应用课程基本知识点来解决工程实际问题的能力。相应课程的虚拟仿真APP的应用可成为一种范式,为针对国际班学生的全英文力学类的授课所运用。

复杂载荷下燃气轮机轮盘Hirth齿多尺度接触界面结构强度特性研究

中心拉杆转子是燃气轮机的核心部件,但转子运行工况恶劣、事故频发,需要开展复杂接触状态下多尺度、多载荷作用的强度研究,以保障叶盘结构运行安全。基于粗糙表面接触模型和三维有限元方法,建立了考虑微观界面尺寸和粗糙度的燃气轮机轮盘Hirth齿接触界面热固耦合特性分析模型,探究了接触面微观尺度参数以及端面齿宏观尺度几何参数的影响。结果表明:端面齿的最大等效应力随齿根圆角半径的增大、压力角的减小而减小;端面齿的最大等效应力和平均接触压力均随着表面粗糙度的增大而减小。

大型飞机结构强度试验姿态转换与控制

针对以往大型飞机姿态转换过程存在潜在的胶布带脱落、局部失稳以及多种提升设备不协调等风险问题,提出一种大型飞机结构强度试验姿态转换与控制方法。通过设计位移提升装置和全浮动支持平台,确保飞机姿态转换系统安全可靠;应用协调加载控制系统,提出多点协调的位移提升控制方案,实现飞机姿态平稳转换和精准控制;研究飞机姿态实时测量算法,开发可视化监控系统,实现飞机姿态多维变量实时监控。通过全要素测试,验证了所提方法的合理性。试验结果表明:某大型飞机的姿态转换过程实现了多维度可视化监控,与传统方法相比,效率提升了约35%,可靠性及安全性大幅提升。

B型LNG燃料舱的结构强度耦合分析

为进行B型燃料舱结构强度评估,提出一种舱段耦合分析方法,通过考虑垂向支座层压木的摩擦力作用和其他类型支座层压木的初始间隙,模拟出燃料舱与主船体结构之间的传力机制。应用舱段耦合分析方法,对B型燃料舱的结构强度进行分析,探讨舱体结构的屈服强度特性、屈曲强度特性,以及支座支撑力的分布规律,为B型燃料舱的结构设计与分析提供参考。

碰撞冲击载荷下船用LNG燃料罐的结构强度评价

针对LNG燃料船舶在碰撞事故发生情况下的LNG燃料罐结构安全问题,应用有限元方法建立有限元分析模型,并参照规范形成碰撞载荷计算及加载、结构强度评价等方法,提出碰撞冲击载荷作用下船用LNG燃料罐结构安全评价的解决方案。以18 m~3船用LNG燃料罐作为研究对象进行仿真计算分析,评估碰撞载荷作用下LNG燃料罐筒体、封头、内外容器间的支撑结构及鞍座等部件的应力水平和总体结构安全状况。结果表明,该船用燃料罐各构件应力均小于规范中的许用值,强度满足要求,符合行业规范,验证有限元分析方法在LNG燃料罐结构强度评价的可行性;内容器是工况条件下最容易失效的结构,其最大应力可达123.63 MPa,与许用值相差13.07 MPa。

全尺寸飞机结构强度试验数据分析软件设计

在全尺寸飞机结构强度试验进行过程中,试验控制系统会实时采集并保存各加载点的端点值数据,这些数据数量庞大、信息繁多,靠人力分析效率较低。为此,针对全尺寸飞机结构强度试验数据的特点,编写了全尺寸飞机结构强度试验数据分析软件,以便对试验数据进行分析。该软件能够对任一加载点的数据进行分区间统计,并绘制相应加载点的误差分布直方图,直观展示加载点的误差分布情况,便于寻找到频繁踏步且影响试验速率的加载点。此外,还能实现对载荷谱加载时间的统计,有利于后期对载荷谱进行优化。

双螺杆挤出机异形内筒结构强度影响因素分析

异形内筒的厚度δi、相交圆中心距e、相交圆直径d是影响双螺杆挤出机强度的3个主要结构参数(简称3因素),一次局部薄膜应力PL、一次局部薄膜应力+二次应力P_(L)+P_(b)+Q是压力容器应力强度评定的2个主要应力类别。对3因素设定4个水平,进行3因素4水平正交试验,利用极差分析方法与方差分析方法处理正交试验数据。研究结果表明,因素δi、e、d对双螺杆异形内筒上危险截面处的应力P_(L)、P_(L)+P_(b)+Q均具有显著影响,对PL影响的主次排序为δi、e、d,对P_(L)+P_(b)+Q影响的主次排序为δi、d、e,对PL、P_(L)+P_(b)+Q影响的最佳方案均为δi(4)d(1)e(1)。采用多元回归分析拟合出了异形内筒结构危险截面应力PL及P_(L)+P_(b)+Q的多元回归方程,可用于双螺杆挤出机异形内筒结构应力的估算。

LNG双燃料油船燃料舱结构强度评估方法研究

随着国际社会对绿色低碳要求逐步提高,采用液化天然气(liquefied natural gas,LNG)燃料的海船正成为运输船主流趋势。国际海事组织发布《使用气体或其他低闪点燃料船舶的国际安全规则》(简称“IGF规则”),虽然对使用低闪点燃料的燃料舱围护系统设计给出了载荷和设计条件的原则性要求,但对如何开展LNG燃料舱结构强度评估并同油船、散货船、集装箱船等运输船型的装载工况和评估衡准进行协调,则缺乏明确的指导,故操作性不高。该文结合IGF规则的燃料舱设计载荷要求及共同结构规范相关要求开展研究,提出了一种使用LNG燃料的油船燃料舱区域的船体结构强度直接计算方法,包括模型范围、载荷工况和强度评估衡准等,并以某油船为例,进行了燃料舱区域有限元直接计算的实船验证。结果表明该方法合理可行,并可为同类船舶的LNG燃料舱结构强度评估提供指导。

拖网渔船导缆孔支撑结构强度分析

为确保某双甲板拖网渔船导缆孔强度满足相关规范要求,防止由于支撑结构强度不足而导致船体结构被破坏,使用有限元方法对艉部导缆孔及其支撑结构进行仿真计算,并将计算结果与相关规范进行比较,进而确定支撑结构的高应力区域。此外,针对现有船体结构强度不满足规范要求的问题,结合拖网渔船艉部系泊设备的布置特点,为艉部增设内舷墙结构。研究表明:增强方案合理有效,可确保导缆孔支撑结构强度满足规范要求。研究成果可为拖网渔船导缆孔支撑结构设计提供一定参考。

连续刚构桥悬臂浇筑法挂篮结构强度验算方法

为研究悬臂浇筑法挂篮结构强度验算方法,选取菱形挂篮为研究对象。对菱形挂篮主桁系统、底篮系统、行走及锚固系统等主要构件进行优化,确定挂篮材料的尺寸和强度参数,确定施工过程中荷载类型。选取悬臂浇筑过程最重梁段和最长梁段作为受力不利状态,并考虑安全系数下的荷载组合情况。运用有限元软件建立菱形挂篮模型,以底模系统、前上横梁、主桁架作为挂篮强度验算主要构件。计算结果表明,挂篮结构各杆件在最不利受力状态下组合应力和剪应力在设计范围内,构件最大变形量满足规范要求,在最不利工况作用下挂篮整体变形满足使用要求。

考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法

提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法,用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值,并以最小化该值为优化目标,以提升填充结构强度.通过在优化模型中考虑局部体积约束,获得多孔填充构型,并进一步提出局部体积上限动态调整策略,提升优化过程稳定性,避免优化过程约束过强导致结构构型和应力响应突变甚至优化失败.此外,考虑了自支撑约束,保证优化所得填充结构自支撑,且支撑给定薄壁外形的悬空区域.引入了基于两场公式的优化模型,确保优化所得填充结构满足增材制造最小尺寸要求.数值算例表明,所提方法优化结果与以最小化柔度为目标的填充结构拓扑优化结果相比,在相同质量下结构强度得到了显著提升.在此基础上,在优化模型中考虑了柔度约束,讨论了填充结构刚度、强度的相互影响规律.

首届全国空天飞行器结构强度与热防护学术会议征文通知(第一轮)

首届全国空天飞行器结构强度与热防护学术会议是由中国宇航学会、空天飞行技术全国重点实验室、强度与结构完整性全国重点实验室、特种环境复合材料技术国家级重点实验室、高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室、高超声速飞行器热强度工业和信息化部重点实验室联合主办的行业盛会,旨在构建一个高水平学术交流平台,探索空天飞行器科技的前沿--结构强度与热防护技术的最新进展与未来挑战。大会现开启征文,将遴选高水平论文进行口头报告交流,欢迎大家踊跃投稿并积极参会。