面向船舶吊装工艺安全评估的有限元快速建模方法研究

分段吊装是船舶建造中的一项重要工艺,为精准模拟船舶吊装作业过程中眼板结构节点的应力分布,在船舶吊装有限元强度计算时眼板区域需进行细网格计算.基于由几何方法添加辅助硬点并生成过渡单元的思路,提出了一种眼板有限元细网格快速生成方法.在粗网格的基础上,将眼板几何模型进行网格细化并根据布置位置与粗网格相连接.基于HyperMesh二次开发,编制了实用可靠的程序,提高了眼板的建模计算效率.

岛礁环境对吊耳疲劳性能影响研究

目的 研究吊耳在岛礁环境下的腐蚀特征及其对疲劳性能的影响。方法 通过开展吊耳试验件的岛礁自然环境试验,测试其不同在试验周期的疲劳性能,分析断口形貌、元素含量变化,研究腐蚀对吊耳抗疲劳性能的影响。结果 在1a的岛礁自然环境试验中,吊耳的腐蚀部位主要为表面镀层,并且呈非均匀腐蚀特征。随着试验时间的延长,吊耳平均疲劳断裂循环次数呈下降趋势,疲劳断口的韧性断裂特征减弱,并且氢含量有所增加。吊耳内部存在MnS夹杂物,位于韧窝底部。结论 吊耳表面点蚀坑、内部MnS夹杂物对疲劳载荷作用下裂纹的萌生和生长起到促进作用,降低了其抗疲劳性能,应加强腐蚀防护和质量控制。

带凸台无底缸体零件的多向模锻工艺研究

为了保证气缸、液压缸在服役过程中的可靠性和稳定性,其毛坯必须采用锻件。针对带凸台无底缸体零件内部中空、外侧带有凸起的结构特点,制定其锻件图。通过对比坯料填充模腔的成形过程、锻造载荷、锻件应变分布、锻件温度分布、模具温度分布,对4种多向模锻方案进行了有限元模拟研究,得出了最佳多向模锻操作方案。按照此方案设计模具和试验,成形出尺寸合格的缸体锻件。

海上升压站导管架耳板式吊点设计与强度校核

吊点是海上升压站导管架吊装的关键受力结构,合理设计吊点结构并对其进行强度校核是吊装作业顺利完成的保障。文章以某海上升压站导管架为例,研究了导管架耳板式吊点的设计及理论计算强度校核方法;基于有限元分析技术,通过2种方法模拟导管架的吊点,校核结构强度并探讨筋板布置对主腿受力性能的影响。结果表明,壳单元模拟的结果偏于保守,合理布置筋板对结构应力集中现象有一定的改善。

飞机典型接头破坏试验与有限元分析

为对某型飞机副翼典型耳片接头进行强度校核,采用Johnson-Cook塑性本构模型开展有限元非线性破坏分析,计算接头破坏载荷及其破坏模式,并与试验结果进行对比验证。分析结果与试验结果相对误差在5%以内,破坏模式与试验完全一致,验证方法的准确性与有效性。

lug-down测试的不透光烟度数据采集设计

以不透光测试理论与lug-down(加载-减速)测试为基础,提出了在烟度测试过程中必须进行零点标定、线性检查,在采集数据中采用了抗干扰处理和实时修正。设计了消除零点标定误差的算法,提出了线性度检查的方法和范围,给出了烟度数据采集的IIR滤波计算方法及步骤,设计了一个独立的参考通道监测发光源强度,从而对采集数据进行实时修正。该采集方法用于实际测试中,较好地满足了lug-down测试要求。

拟南芥和大白菜LUG蛋白家族的生物信息学分析

LUG蛋白属于WD40超家族基因,具有7个重复的WD40结构域,参与花器官的发育。本项研究系统鉴定了7个拟南芥和5个大白菜的LUG基因,并对这些基因编码的蛋白质序列进行了序列保守性和系统进化分析。结果表明,除了AtLUG6含有5个重复的WD40结构域之外,其余所有的LUG蛋白都具有7个重复的WD40结构域。在进化上,LUG蛋白家族可分为两个不同的亚家族,并且这种特征在拟南芥和大白菜分离之前就已经形成。

FPSO生活楼模块吊排结构强度与优化

针对浮式生产储卸油轮(FPSO)生活楼模块整体吊装安全需求,开展FPSO生活楼模块整体吊装过程中吊排结构型式与强度优化设计研究。基于板式吊排结构强度校核理论,利用有限元分析软件ABAQUS参数化建模对吊排强度进行分析,提出吊排结构优化流程;通过迭代计算,对不同承载能力的吊排结构进行优化定型。研究结果表明:优化定型后的吊排结构质量小于原始结构质量,在结构强度允许范围内,实现了整体结构的轻量化,研究结果可为整体式吊排结构设计提供一定参考。

高速动车组车下设备的吊耳动力学分析

为揭示CRH380AL高速动车组车下设备不同位置的吊耳产生裂纹差异很大的原因,开展实车运行工况下的振动和气动载荷测试,建立车下设备-车辆-轮轨-线路多重耦合大系统动力学模型,其中的车体和车下设备利用有限元法建立弹性体模型,轮轨子系统和转向架子系统使用多刚体动力学建模,轨道不平顺谱应用武汉至广州区间的实际测量数据,隧道通过和隧道交会等工况的气动载荷由八节车气动模型数值模拟获得,分析了车体弹性、气动载荷和螺栓刚度等因素对车下设备吊耳支反力的影响.研究表明:车下设备与车辆系统之间存在强烈的耦合行为,车下设备本身质量分布和车体弹性耦合效应导致4号吊耳垂向动态载荷最大,与现场故障裂纹占比最高的情况对应;气动载荷对车下设备8号吊耳动态载荷存在明显影响;低频区域的吊耳动态载荷随螺栓刚度的增大而增大,垂向平均动载荷和最大动载荷分别为其余2个方向的4倍和6倍.基于线路和车辆耦合的动力学分析方法可为车下设备动态力学行为的设计和疲劳性能的优化提供理论支撑.

舟桥单双耳接头裂纹应力强度因子研究

为更准确地评估含表面裂纹缺陷舟桥装备的安全情况,研究了裂纹形状比和倾斜角对裂尖应力强度因子的影响。对裂纹模型及有限单元法进行了分析;利用有限元模型对软件计算准确性进行了验证;通过对不同形状比和倾斜角的裂纹裂尖应力强度因子进行计算,分析了其变化规律。结果表明,在裂纹长度一定时,增大形状比使得裂纹前缘应力强度因子减小,且影响较大;在形状比一定时,与轴向载荷垂直的平面裂纹前缘应力强度因子最大。

轴式吊耳筒体加强方式对比

吊耳是设备吊装中的重要连接部件,直接关系到大型设备吊装安全。论文结合工程实际,提出了在大型设备吊装工程过程中,根据吊装设备的具体情况设置吊耳的吊点。同时,就实际中设备在设置吊耳处筒体的两种加强结构形式进行了对比分析。

耳式支座处筒体的局部应力计算探讨

通过比较JB/T 4712.3—2007、NB/T 47065.3—2018、AD 2000-Merkblatt S3/4、WRC 107计算耳式支座处筒体局部应力方法,提出当设计参数超出NB/T 47065.3—2018附录B的范围时,可以使用SW6计算耳式支座处筒体的局部应力。

基于LuGre模型的航空光电稳定平台的摩擦力矩补偿

为降低摩擦对航空光电稳定平台视轴精度的影响,提出了一种基于LuGre模型的摩擦力补偿方法。首先,对某型光电稳定平台进行分析并建立模型;然后,参数辨识确定摩擦补偿模型;并通过仿真实验验证了摩擦模型的准确性;最后,将摩擦补偿模型应用到光电稳定平台上进行实验。实验结果表明,当平台以1°,1 Hz的正弦运动时,采用基于LuGre模型的摩擦补偿后,系统在低速时出现爬行现象明显减弱。在模拟飞行转台中以2.5 Hz以内任意频率正弦扰动的作用下,加入摩擦补偿后系统的扰动隔离度至少提高了10.99 dB,最优情况已经达到16.90 dB,满足高精度光电稳定平台的性能要求。

地铁车辆转向架吊耳的失效分析及寿命预测

针对某型地铁车辆在运行过程中转向架吊耳发生失效断裂问题,通过光学和电子显微镜分析失效吊耳的断口形貌,得出吊耳发生疲劳断裂的结论。为研究吊耳发生共振疲劳的机理和评估方法,在该型地铁车辆运营线路上对尚未发生断裂的吊耳进行了动应力和振动加速度测试。经对吊耳和轴箱的振动加速度进行时域及频域分析,研究其频谱特征,证明轮轨发生波磨的激振频率与吊耳的一阶固有频率相同;结合吊耳的受力情况,对其动应力结果进行分析,用Miner线性累计损伤法评估其寿命,证明吊耳在共振疲劳的条件下寿命严重不足。据此总结出吊耳在受到轴端振动激励条件下的共振疲劳寿命评估方法。接着对结构和材料改进后的新型吊耳采用共振疲劳寿命评估方法进行了寿命预测,对比分析了不同结构和不同材料的新型吊耳在运营条件下的频谱特征和剩余寿命,可为设计人员开发出满足地铁车辆使用寿命要求的新型吊耳提供依据。

国六柴油车PEMS与Lug-Down排放测试对比研究

以一辆满足国六排放标准的重型柴油车为研究对象,通过更换不同劣化件的方式改变车辆排放水平,并分别使用车载排放测试(PEMS)与加载减速法(Lug-Down)测试分别进行试验,通过测试方法、数据计算方法及测试结果对比研究两种测试方法的差异性与一致性。研究结果表明,PEMS测试结果更准确,Lug-Down测试较为方便快捷,两种测试方法计算结果在变化趋势上有良好的一致性,但通过率相差较大,Lug-Down测试的综合通过率为100.0%,远高于PEMS测试的28.6%,因此Lug-Down测试已无法对国六在用柴油车进行有效监督,为此本文提出几点建议,为在用柴油车排放监管和标准修订提供一定的科学依据。

带贴板销轴耳板连接参数化分析及设计方法研究

由于销轴耳板连接力学性能良好,施工安装方便,是索节点常用的连接形式.工程中为了提高无贴板销轴耳板连接的极限承载力,常在耳板两侧焊接贴板.然而现阶段针对带贴板销轴耳板连接的研究相对较少,其极限承载力计算方法尚未明确.为探究带贴板销轴耳板连接的破坏形式和极限承载力影响因素,设计了20个销轴耳板连接试件,包括4个无贴板销轴耳板连接试件和16个带贴板的销轴耳板连接试件,并进行破坏性试验.采用有限元软件ABAQUS对其力学性能和破坏形式进行数值模拟,模拟得到的破坏形式、极限承载力与试验结果基本一致,验证了有限元方法的正确性.基于有限元模型对带贴板销轴耳板连接进行参数化分析,研究销孔直径、耳板端距、耳板边距等参数对销轴耳板连接极限承载力的影响.通过理论推导和线性拟合的方法得到了带贴板销轴耳板连接孔壁承压破坏、净截面拉断破坏、端部截面剪切破坏下的极限承载力计算公式.由于贴板通过焊缝与耳板连接,在焊缝的作用下与耳板协同承受荷载,因此必须保证焊缝的强度,通过理论推导得出了环形角焊缝极限承载力的计算公式,并与有限元模拟计算结果对比,结果较为接近.本文为实际工程中验算带贴板的销轴耳板连接的极限承载力提供了理论支持,可用于指导实际工作.

基于非线性接触原理的吊耳安全性分析

利用现行规范《钢结构设计标准》(GB 50017—2017)对吊耳进行受力分析时,仅考虑荷载为单一竖直方向,而在工程实际中,吊钩与吊耳间是一种接触关系,荷载方向非单一竖直,呈典型的非线性力学关系,因而采用非线性接触理论对吊耳进行受力分析会更加准确。以一矮塔斜拉桥钢箱梁吊装施工为工程背景,针对该项目采用超长块段钢箱梁吊装的吊耳存在起吊重量大、受力复杂等安全评估问题,基于非线性接触原理,采用Midas Civil大型有限元软件对吊耳在非垂直受力工况下的力学特性进行分析,并与现行规范进行对比。研究表明,对吊耳采用非线性接触原理的有限元分析法可充分考虑吊耳的实际受力方向,比采用现行规范计算的主应力和剪应力都大,且符合工程实际的复杂工况下的受力形式,对类似工程具有借鉴意义。

双孔耳片衬套冷挤压强化的残余应力和疲劳寿命

为提高双孔耳片连接孔的疲劳强度和服役寿命,采用衬套冷挤压强化技术建立了双孔耳片挤压工艺的数值仿真模型,得到了应力的数值大小和分布区域变化规律。结合有限元分析和疲劳试验方法,获得了冷挤压后耳片-衬套试件的疲劳寿命,并对断口的宏观和微观形貌进行了分析。结果表明,挤压量的增大提高了切向残余压应力,同时扩大了压应力沿衬套厚度方向和耳片径向的分布区域。芯棒的挤压过程加剧了沿厚度方向应力分布的不均匀性,较大的压应力区域出现在距挤入面2~8 mm范围处。综合考虑挤压量对残余压应力平均值和分布区域的影响,确定最佳挤压量为4%,挤压量的适当增加可以有效提高构件的疲劳寿命。挤压量为1.5%时,疲劳试验所得疲劳寿命为316957次循环,疲劳寿命仿真值为338844次循环,二者相对误差较小。耳片-衬套构件的断裂位置均发生在孔的最小截面处,裂纹断裂方向与主应力方向基本垂直,出现了许多大小不一的裂纹条带。

重型国六在用柴油车劣化排放特性研究

基于车载排放测试(PEMS)和加载减速法(Lugdown)测试对一辆采用废气再循环(EGR)结合选择性催化还原(SCR)+催化氧化器(DOC)+颗粒捕集器(DPF)技术路线的国六在用柴油车进行部件劣化模拟排放研究。结果表明:EGR或SCR劣化后氮氧化物(NO_(x))排放均明显恶化,DPF劣化后粒子数量(PN)排放明显升高,任一部件的劣化都无法达到国六排放水平。PEMS对劣化后排放最敏感,总通过率仅为28.6%,Lugdown测试的总通过率高达100.0%,而车载诊断系统(OBD)检查只有在载体泄露时未能有效识别并报出故障,总通过率为42.9%。可见,Lugdown测试已难以对重型国六在用柴油车进行有效的排放监督。

拉伸载荷下正交三向机织复合材料接头失效多尺度渐进损伤分析

针对机械打孔三维机织复合材料耳片接头的单轴拉伸破坏性能,采用多尺度分析方法研究孔边纱线破坏过程。结果表明,正交三向(ORT)机织复合材料接头孔边的连续的经纱出现大量的纵向损伤;纬纱单元出现大量横向损伤,损伤沿着孔边45°方向逐渐扩展,纬纱发生剪切失效,最终接头的损伤形式为剪切破坏。数值模拟和试验结果的误差为1.14%,验证了多尺度有限元仿真方法的正确性。孔边细观区域的纱线损伤从孔边扩展到边接头边缘。孔边纱线的分布位置不同,纱线的破坏形式虽不一样,但是不影响破坏的扩展趋势。