极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明:在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明:拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力(208.11 kN);扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩(1990.56 N·m)。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。

41m取水趸船连接结构强度有限元分析

取水趸船广泛应用于给排水行业的各项取水工程,在水资源配置和各类输水作业工程中起到了不可替代的作用。针对41 m取水趸船浮箱连接结构开展有限元强度分析,选取主要舱段进行有限元建模,结合装置连接图和稳性计算报告等设计资料分析了6种载荷工况下连接螺杆和船体板的结构强度,并通过规范校核对两者的应力进行了验证。最后纵向对比了满载和空载下的应力差异与波峰和波谷分别位于船中时的应力差异。结果表明,在不同受载工况下,该取水趸船船体结构和连接螺杆强度均满足规范要求。本文的初始分析结果可作为下一步结构优化的基础,同时也为同类型船舶的设计和载荷预报提供了参考。

含起重设备的船舶上层建筑吊装强度有限元分析

为准确计算船舶上层建筑吊装强度,采用MSC.Patran和MSC Nastran软件对175000 t散货船上层建筑吊装建立整体结构有限元模型。采用含起重设备的有限元分析法计算上层建筑在吊装过程中的结构响应,并与直接约束法和惯性释放法进行对比分析,比较3种有限元分析法计算得到的应力、变形和吊点支反力情况,分析含起重设备的有限元分析法的准确性。结果表明,含起重设备的有限元分析法可对结构的应力、变形和吊点支反力进行较为准确的计算,优于直接约束法和惯性释放法。含起重设备的有限元分析法对船舶上层建筑吊装强度和吊装方案的评估具有一定的工程价值。

海底管道防护垫水下自动布放装置框架结构有限元分析研究

海床受洋流、潮汐和波浪的冲击,带来淤泥、沙子和砾石,改变了海底地貌和管道周围海床的形态。这些变化和沉积物对海底管缆造成了损坏。为减少这些损害,常放置新型高分子复合保护垫来覆盖水下管缆等结构。本研究提出了一种新型的水下布放装置,对其进行了全系统设计、系统开发和测试,旨在解决现有维修方式成本高、效率低、经济效益差的问题。本文使用NX Nastran求解器对模型进行静态分析,再用Femap软件对布放装置框架结构计算结果进行后处理,分析研究了水下作业和水面布放两种工况。结果表明,该布放装置符合结构设计要求,同时也为优化装置结构提供了重要数据。

地铁车辆司机室座椅靠背骨架强度分析与优化

文章对某地铁线路用司机室座椅靠背断裂情况进行了分析,根据座椅靠背骨架断口特点初步分析了其发生破坏的可能原因。采用ANSYSWorkbench创建了座椅简化结构虚拟样机,对3种不同工况下的座椅靠背骨架结构进行了有限元仿真:根据承载设计要求,模拟人体坐姿时,2种不同结合面特性座椅靠背骨架发生断裂关键区域的受力情况;模拟人体站立依靠座椅靠背时,靠背骨架的受力情况。根据有限元分析结果进一步揭示了靠背骨架断裂的主要原因为结构设计强度不足。对座椅靠背骨架关键部位的应力云图、受力趋势、关键计算数据进行了分析对比,提出了靠背骨架的结构改进指导建议,通过合理的力流控制,加强改善断裂区应力集中,减少受力部位焊接等方法,最终给出了座椅结构的改进设计方案,并进行了试验验证。

便携式微波真空烘箱谐振腔的强度有限元分析

为确保便携式微波真空烘箱的谐振腔满足轻量化设计的同时,兼顾结构强度的需求,对烘箱谐振腔体的强度进行了有限元分析。采用三维设计软件SoildWorks建立了谐振腔结构三维模型;通过合理简化结构组件,并在有限元软件Abaqus中完成网格划分以及边界条件设置,建立了烘箱的有限元模型;通过Abaqus软件对模型进行了静态分析和模态分析。有限元分析结果符合理论化设计要求,且结果表明,此便携式微波真空烘箱在实际使用过程中不存在塑性形变和结构共振的问题,满足产品使用需求。

大型全钛海洋资料浮标结构强度有限元分析

为了分析校核全钛海洋资料浮标的整体结构及拖曳强度,本文依据相关标准规范计算了全钛海洋资料浮标作业工况和极限工况下所受的风、浪、砰击载荷,利用有限元方法对全钛海洋资料浮标进行了整体及拖曳强度计算分析。依次分别计算浮标结构为8 mm板厚和6 mm板厚两种方案的应力,并对照《海上浮式装置入级规范(2014)》进行了应力衡准。研究结果表明:无论采用8 mm的板厚还是6 mm的板厚,浮标结构强度及稳定性满足规范要求。在满足强度要求的前提下,使用6 mm板厚方案更具有经济性,也有利于提高浮标的设备承载能力。

基于有限元分析的钣金件结构强度影响因素的研究

随着技术水平的发展,电气柜的功率越来越大,但对其柜体轻量化、美观化及可维护性的要求则越来越高,这使得钣金件结构设计要求不断提高。在传统钣金件设计过程中,设计人员往往是通过增加钣金的厚度来提高其强度,这会带来电气柜整体重量增加、成本上升甚至是局部强度下降的后果。本文利用有限元分析,研究了不同折弯形式、不同固定方式、不同长宽比及不同厚度等因素对钣金件结构强度的影响,并根据计算结果,对电气柜中钣金件结构的优化设计及统型提出了相关建议。

基于有限元分析的轻轨车辆座椅结构设计及试验研究

对某城市轻轨车辆三种座椅结构及安装按照设计要求完成了设计,并按照标准要求设计载荷工况进行有限元分析和振动冲击试验,对座椅骨架及安装座的静强度及疲劳强度进行了校核。计算结果表明,座椅结构及安装座最大应力值均小于材料的许用应力,且在安全范围之内,强度满足要求;基于IEC 61373-2010标准的振动冲击试验表明座椅结构各项性能安全可靠,满足设计要求。本文可为轨道车辆类似座椅结构设计、优化和试验提供参考依据。

盾尾椭圆形结构有限元分析及强度验算

通过分析盾尾应力和形变云的方法,结合实际案例,利用ANSYS系统建立盾尾荷载力学模型,采用有限元建模和解析方法对盾尾立体结构进行仿真计算,计算实际案例中各项荷载对盾尾结构的不同影响,推导出盾尾内外应力负载,对其伸缩形变做量化分析。结果表明,在案例工况条件下,盾尾的应力云图和收敛参数十分清晰,能有效剖析盾尾圆度等效应力云和总变形云,从而检验盾尾强度是否符合要求。

脱硫塔底座结构强度有限元分析

针对船舶脱硫塔改装,脱硫塔底座结构强度计算问题,文中利用大型结构分析软件MSC.Patran[3]建立了105,000DWT原油运输船新加装的脱硫塔区域的结构有限元模型,考虑船体运动加速度,施加相关边界条件,并依据规范许用应力衡准的要求对计算结果进行了分析。计算结果表明,本船的脱硫塔底座及船体加强结构的强度满足规范要求。文中的研究成果对各类船舶脱硫塔底座及加强结构的分析具有一定的借鉴意义。

基于有限元分析的新能源汽车底盘结构静强度分析与应用

国内的汽车行业市场竞争剧烈,加上目前全世界都在提倡生态环境保护,车辆成为排放高污染的运输工具,在产品设计上越来越注重环保节能。新能源汽车由于在对能量的利用上大量使用了可再生的清洁燃料,因此备受青睐。本文章将基于有限元分析根据新能源汽车底盘结构静强度方面展开剖析。

滚装船滚装通道系统艉跳板结构强度有限元分析

近年来,由于滚装船具有装卸效率高、减少船舶靠泊时间、作业时无需起重设备等优点,对滚装船相关的研究更加受到关注。我国生产与出口的车辆滚装船数量位居世界前列,是重要的海上运输工具。艉跳板作为联系滚装船与码头的重要通道设备,在船舶靠泊时,起到连接与承载的作用。因此跳板的稳定性与安全性将直接关系到滚装船滚装通道系统的稳定性与安全性。为确保某滚装船滚装通道系统研制项目的艉跳板结构安全,参照《船舶与海上设施起重设备规范》(2007)、《钢质海船入级建造规范》(2022)的相关内容,采用有限元软件MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN建立了整个艉跳板结构模型,并对码头作业工况、放置工况和操作工况3种作业形式共7种工况进行强度校核分析。结果表明:其均满足规范中许可使用的应力衡准要求,艉跳板结构强度满足要求,对滚装船艉跳板的结构设计问题具有一定的借鉴意义。

基于有限元的液罐车侧防护装置结构强度分析

以某型液罐车为研究对象,运用Solidworks建立液罐车侧防护装置三维模型,利用Work⁃bench对侧防护装置在静压力作用下的结构强度进行分析。结果表明,采用铝合金材质的侧防护装置可以满足GB 11567-2017的强度要求。研究结论可为液罐车的设计提供参考。

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。

一种雷达天线阵面结构的力学有限元分析

天线是雷达的核心组成部分,其反射面精度与雷达系统的性能密切相关,而反射面精度主要取决于天线结构的刚度和天线在极限载荷下不损坏时所具有的强度,因此对天线结构的力学刚强度分析尤为重要。以某雷达天线为例,从实际的技术指标出发,通过力学有限元分析得到天线在工作状态下的理论变形数据和极限载荷下的应力云图。根据理论变形数据,优化天线结构,使天线反射面精度满足刚度设计要求。根据极限载荷下的应力云图,分析得到天线结构满足强度设计要求。此外,对天线撑杆进行稳定性校核,进一步验证了天线结构性能良好。

水泥破碎车驾驶室安装车架有限元分析优化

为了提高驾驶室安装车架的力学性能,充分发挥材料应有的承载能力,结构受力具有较好的均布性,文中应用有限元法分别模拟分析了作业工况下的应力与变形分布规律,将引导载荷传递的思路引入结构优化设计。结果表明:设计方案1,底板中间区域不适于作为载荷的支撑终点,矩形截面结构不适于承受前后方向的冲击载荷;设计方案2,通过调整菱形截面结构的夹角及分配两条传递线路承担载荷的比例,以实现提高材料利用率的目的;设计方案3,采用局部点承载转化为区域承载方式达到结构应力分布的均布性,结构连接点的对应布置是为了转化局部区域受拉或受压状态,实现整个结构承载稳定性和可靠性的提升。

电动轮矿用车电控柜安装支架有限元分析

利用有限元软件ANSYS Workbench,对电控系统安装支架进行几何处理与网格划分,建立相应有限元模型。结合矿用车典型的作业工况,研究安装支架在垂直冲击、转弯、加速、制动工况下的连接结构强度,同时分析其在约束状态下的模态频率。结果表明,在4种典型作业工况下,该电控系统支架结构合理,能满足强度要求,振动模态特性也符合矿用车日常使用需求,可以为同类产品的设计优化提供参考。

8×4自卸车车架强度分析及结构优化设计

基于8×4自卸车车架结构,利用HyperMesh分析软件建立车架有限元分析模型,并选择对车架影响较大的弯扭工况进行强度分析,通过计算得出该车架的应力分布云图,同时对车架强度薄弱处提出合理的改进方案。研究结论为8×4自卸车的车架结构设计及改进提供参考依据。

集装箱船整船结构三维有限元强度分析方法研究

以 3 8 0 0 TEU集装箱船为例 ,用二维切片理论进行了波浪长期预报 ,并在此基础上导出等效波组 ,在整船结构有限元模型上计算船体结构在各等效波上的变形和应力分布。文中叙述的整船结构有限元分析方法 。