冲击载荷作用下LNG燃料罐径向支撑结构的数值模拟

冲击载荷作用下液化天然气(LNG)燃料罐环氧玻璃钢径向支撑结构能够承受较大的压缩应力,但是难以承受垂直铺层方向的拉伸应力以及层间的剪切应力,合理的布管方位可以有效的保证玻璃钢的支撑能力。基于此,采用单向流固耦合方法,运用Ansys模拟玻璃钢的受力情况,研究不同的布管角度对玻璃钢的受力影响,从而获得了玻璃钢受力随布管角度变化的关系。通过切应力,径向拉应力和Hoffman强度理论校核得出最佳的布管方位为上部布管角度30°、下部布管角度60°。对于确保LNG燃料罐的运行安全,具有重要的参考价值。

冲击载荷作用下LNG燃料罐防波板参数多目标优化

LNG(液化天然气)燃料罐在冲击载荷作用下会产生液体冲击力,设置防波板是减少液体冲击力的有效措施。基于此,以防波板位置、形状等参数设计正交试验,运用Ansys workbench流固耦合方法模拟燃料罐在冲击载荷下的受力过程并求出封头的冲击力和防波板的线性化应力;构建响应值与结构参数的二次响应回归方程;以防波板的防波效果和结构强度为优化目标,利用遗传算法的gamultiobj函数进行多目标优化,研究防波板结构参数对优化目标的影响,最终挑选出Pareto最优解。本研究使防波板的防波效果和结构强度均得到了提高。

基于97.6%存活率船用LNG燃料罐疲劳累积损伤度计算

根据中国船级社《船体结构疲劳强度指南》给定的船舶结构疲劳计算方法,给出了基于有限元的C型燃料罐疲劳累积损伤度计算流程,并在S-N曲线方程中引入存活率指标。基于97.6%的存活率(不低于108次波浪遭遇),通过设置8个载荷水平20个应力热点,确定燃料罐的疲劳累积损伤度。燃料罐在船舶上横向布置时鞍座处的疲劳累积损伤度为0.2734,纵向布置时鞍座处的疲劳累积损伤度为0.5825。研究表明:横向布置有利于降低燃料罐发生疲劳破坏的概率。

大型转盘干燥机圆盘拉撑结构强度分析与优化

结合某大型转盘干燥机转子圆盘拉撑结构计算实例,指出了ASME VIII-1、JIS B8276、GB 150对该拉撑结构设计方法的差异,并对比了各标准的计算结果;利用有限元分析软件ANSYS进行弹性应力分析,得到了圆盘及其拉撑件的应力分布规律,强度分析表明GB 150中非规则拉撑板厚计算结果可以作为圆盘的设计参考。在满足强度要求与不削弱有效传热面积的条件下,以结构轻量化为目标,通过编写关键函数的宏文件和危险截面线性化的APDL语言,实现了ANSYS优化过程中各部位基于各应力分量的自动精准控制,优化结果表明,在一定范围内增大拉撑管直径可以改善圆盘结构受力情况,同时改进后结构整体质量较原结构按GB 150常规计算结果降低了16.2%。

基于ANSYS的异型挠性管板强度分析及优化

为确保某异型挠性预热器管板强度的安全性,利用ANSYS分析软件对其进行强度分析。由分析结果可知,管板的设计满足各个工况的强度要求,温度载荷对管板的应力强度和应力分布影响显著。由于管板的初始设计过厚,导致设计偏于保守。利用ANSYS提供的APDL语言编程参数化技术,针对此过大安全裕度的问题,对该换热器进行结构优化分析。分析结果表明,在满足强度的要求的前提下,管板厚度得到有效降低,由此节约管板材料将近32%,优化效果十分明显,实现了轻量化和经济性的目标,对工程设计研究具有一定的指导意义。

风动能转化成热能的效率分析及试验研究

风能是目前世界上利用率增长较快的绿色能源,但相应的设备不成熟。理论分析表明,在风能利用系统的所有形式中,风能直接热利用系统的综合效率最高。通过实验研究阶段可以利用电动机模拟风能产生的动能,设计多种转子类型进行对比试验,通过实验分析和数据对比确定最优选的方案。

基于ANSYS的平板封头矩形大开孔优化设计

针对矩形大开孔的拱形平板封头处结构复杂,常规计算方法难以进行应力分析的问题,课题组提出使用ANSYS软件进行模拟计算,并采取MPC接触方式使T型加强筋与其它部件相连接,得到该结构应力分布规律。在满足强度要求与疲劳性能的基础上,使用ANSYS优化模块对结构进行优化设计。分析结果表明:平板封头矩形大开孔结构在优化后质量减少19.6%,实现了轻量化的目标,有效降低了生产制造成本。