基于模态参数的水下航行器楔环结构有限元模型修正

针对水下航行器楔环结构有限元模型仿真精度低的问题,采用等效刚度法建立了楔环结构有限元模型,基于固有频率和模态振型等模态参数对楔环结构的有限元模型进行了修正,得到了具有较高仿真精度的楔环结构有限元模型,并利用不同的参考模型,分析了参考模型的测点数量及位置对修正结果的影响,在此基础上,给出了楔环结构模态测试测点布置的建议,为楔环结构的动力学分析及试验提供参考。

基于UG的楔环结构参数化设计

在分析楔环结构特点的基础上,提出基于UG软件草图功能及电子表格的参数设计方法,实现了楔环结构的二维及三维图形的参数化设计。

基于孪生神经网络的楔形环连接结构预紧状态辨识

楔形环连接结构由于其连接简单可靠、同时兼具节省空间及减重的优势,常被应用于鱼雷、航天飞行器等武器装备。针对楔形环连接结构预紧状态辨识方面存在的机理模型复杂、样本量小且类别不平衡的问题,提出了一种基于孪生神经网络模型的预紧状态辨识方法。为提高模型训练效率和效果,首先利用时频处理技术进行孪生神经网络模型特征增强,基于增强特征建立了3层孪生神经网络分类模型,实现楔形环预紧状态宏观分类。同时,为指导楔形环精密装配,通过特征可视化技术,深入分析了孪生神经网络训练过程特征聚类效果,并基于二维特征建立了预紧状态定量表征模型,引入目标状态聚类中心与接受域参量,用于实现楔形环连接结构预紧状态定量评估。通过试验验证了所提方法的有效性,该方法可为楔形环连接结构定量辨识提供新的技术途径和思路,具有一定工程应用价值。

基于多层感知机的楔环总接触力检测方法研究

楔环联接结构常用于薄壁圆筒产品联接,楔环之间的接触力可以用于表征楔环的装配紧凑程度,通过分析楔环夹紧力与脉冲力及其加速度响应的关系,建立了基于多层感知机的楔环总接触力预测模型,并根据该模型提出了总接触力检测方法。设计实验装置并对模型与测量方法进行了试验验证,试验结果表明,该方法的检测准确性优于±75 N,验证了检测方法的可行性。

楔环连接结构参数化有限元优化设计

利用APDL语言对ANSYS软件进行二次开发,建立楔环连接结构的参数化有限元模型。为提高该连接结构的强度,文中以楔环尺寸及环腔倒角为设计变量,以结构最大应力比为目标函数,建立优化数学模型,采用梯度法进行求解,优化后的结果表明,拉伸载荷下结构的最大等效应力降低26.4%,安全系数由1.08提高到1.46,且结构的刚度得以增强。文中的实践说明,采用非线性有限元法和优化方法对连接结构进行优化能够取得满意的效果。

楔环连接结构两种有限元优化设计方案研究

利用APDL语言对ANSYS软件进行二次开发,建立楔环连接结构的参数化有限元模型。为了对该结构进行优化设计,以楔环径向和轴向尺寸为设计变量,以结构最大应力比为目标函数设计结构的增强优化方案,以结构的各件应力比差的平方和为目标函数设计结构的等强设计方案。采用基于共轭梯度法的一阶优化方法求解,增强优化的结果表明,拉伸载荷下结构的最大等效应力降低21.1％,安全系数由1.08提高到1.37,可达到增强设计目的；等强优化的结果表明,优化后结构各件应力比接近,应力比差的平方和从0.600降为0.067,可以达到等强设计目的。实践说明采用非线性有限元法和一阶优化法对连接结构进行优化能够取得预想的效果。

薄壁圆筒楔环连接结构承载能力研究

楔环连接是一种用于薄壁筒间的连接方式,这种连接方式与过去采用的斜螺钉连接、螺环连接等连接方式相比有很多突出的优点。楔环连接结构的工作原理进行了深入的讨论研究,并基于ANSYS软件进行了建模和承载能力计算仿真。仿真结果能够为楔环连接方式的设计分析与优化提供理论依据。

基于多目标优化的楔环连接结构尺寸设计

有限元方法与最优化方法是工程设计与分析的两个常用方法,将两者结合起来,可以很好地实现楔环连接结构的多目标优化设计。基于响应面法确定楔环连接结构的4个几何参数的各种组合样本,利用有限元分析软件ANSYS对不同参数组合样本的楔环连接结构进行应力场分析,然后以既降低结构最大应力又减轻结构质量为目标,通过MAT-LAB中的多目标优化设计工具计算得到楔环连接结构的4个几何参数的最优值。数值计算结果表明,优化几何参数后的楔环连接结构比原结构最大应力下降13.6%,质量下降12.5%。

楔环连接结构动态特性的试验与分析

在动力学环境下,楔环连接结构中存在接触、空隙、磨损等多种非线性因素,其动力学特性很难用理论方法精确描述。文中首先用试验模态分析的方法对楔环连接结构在不同大小激振力作用下的模态参数进行辨识。结果表明,结构的模态参数随激振力的变化呈现规律性的变化;对结构上不同部位在不同大小、不同类型的激振力作用下的响应情况进行试验研究,发现结构上的响应与激振力呈现非线性关系,且不同部位测点表现出的非线性程度也不同。

鱼雷楔环联接结构6σ稳健优化设计

在优化设计中主要存在设计变量的初值选取,设计变量的随机波动和外来干扰造成的可靠性和稳健性问题。确定性优化结果往往位于约束边界附近,随机波动容易导致设计失效。稳健设计可使产品对使用环境变化的不敏感,能保证产品使用的可靠性并降低操作费用。该文提出了将6σ稳健设计方法与序列二次规划法相结合的方法,并以鱼雷楔环联接结构为例进行了优化设计,通过与确定性优化的对比,验证了所提出的优化方法具有良好的优化效果,为工程实际的机械产品的稳健优化设计提供了理论依据。

楔环连接结构密封的试验研究

针对一种无人水下航行器镁合金圆筒舱段楔环连接和密封结构,分析比较其连接处O形密封圈材料及密封圈表面润滑脂的选择,并通过密封性试验和相容性试验,考察选定的橡胶密封圈的密封性能及选定的润滑脂与橡胶密封圈的相容性。结果表明,三元乙丙橡胶密封圈对该楔环连接结构连接处的气密效果最好,而7608液压系统合成润滑脂与三元乙丙橡胶密封圈相容性优良。

鱼雷楔环连接结构等效刚度建模与模态分析

针对鱼雷壳体模态分析中,由于楔环连接结构有限元模型处理方法引起的计算精度较低问题,提出一种等效刚度的有限元模型处理方法。通过Nastran sol200模块对模型优化并进行模态仿真计算,对比试验数据结果表明:固有频率及模态振型的计算误差小于4%,比以往分析方法精度提高10%左右,对其他连接方式的鱼雷模态分析也具有一定的参考价值。

鱼雷楔环连接结构模态特性研究

测试鱼雷全雷自由模态时,存在楔环连接刚度对全雷各阶模态频率的影响程度不同的现象,为了解其模态特性,研究了其自由边界状态下的非线性特性,并从模态灵敏度的角度分析了楔环连接结构的模态特性。通过有限元仿真计算和不同激励力下的自由模态试验发现,随着激励力的增大,鱼雷舱段壳体自由模态频率减小,楔环连接结构的接触刚度变小,具有非线性特性;对于同一阶模态频率,鱼雷舱段壳体模态频率对于楔环连接结构的刚度灵敏度越大,楔环连接刚度的改变对于舱段壳体模态频率的影响就越大。该结果可为设计鱼雷壳体结构及其环境适应性提供参考。

楔环连接结构对鱼雷壳体声辐射的影响分析

针对鱼雷楔环连接结构对壳体声辐射的影响问题,综合运用有限元法和边界元法对其进行了分析,首先建立了鱼雷有限元模型,并对模型进行了模态仿真计算,通过试验对模型的准确性进行了验证;通过声学软件LMS Virtual.Lab Acoustics中的边界元法对模型进行了辐射声功率计算,比较了有楔环模型与无楔环模型的声功率曲线,并给出典型频率的声压级云图。仿真结果表明,有楔环状态下的总辐射声功率比无楔环状态下低10 dB左右,可为后续鱼雷噪声预报及噪声控制提供参考。

楔环连接结构有限元建模与模态分析

建立楔环连接结构的三维摩擦接触有限元模型,基于实验模态和计算模态对结构参数的敏度分析修正结构有限元模型,利用ANSYS有限元模态分析程序求解自由与固支状态下楔环连接结构的频率与振型,考察了楔环连接结构模态频率之间的内共振.

拉伸载荷下楔环连接壳体的应力解析方法

楔环连接结构为摩擦-接触多体组合连接结构,一个典型的楔环连接结构主要由两个连接壳体和一对楔环带构成。建立拉伸载荷下楔环连接结构的力学模型,将楔环连接壳体看成由弹性圆环、短圆柱形壳以及长圆柱形壳组成,基于板壳理论和力法推导壳体截面内力精确解求解方程。当环腔段壳体足够长时,讨论壳体截面内力的简化解,并通过精确解讨论简化解的使用条件。

楔环连接的鱼雷水下爆炸作用下动态响应研究

鱼雷作为水中主要兵器之一,在现代海战中发挥着重要作用。研究鱼雷壳体在水下爆炸载荷作用下的动响应已经成为国内外研究学者的重要课题。在进行数值仿真计算时,很少有学者考虑鱼雷舱段间的楔环连接结构,该结构对鱼雷的动态响应有重要影响。本文利用有限元分析软件Abaqus,采用数值仿真的方法研究带有楔环结构的某轻型鱼雷在水下爆炸载荷作用下的动态响应。通过用体单元建立的模型与利用壳体单元建立的模型进行比较,并考虑多种工况下的等效塑性应变PEEQ,以及改变爆心位置对鱼雷动态响应的影响,得出鱼雷动态响应的一些规律。该研究旨在为轻型鱼雷结构的设计和优化提供参考。

基于静力试验的鱼雷壳体模态计算模型修正

为建立一种简单而又适用的鱼雷壳体楔环连接结构模态计算分析模型,将楔环连接的鱼雷壳体简化为2个壳体以及1个环形圈连接的有限元模型,其中包含7对接触面以及1个接触刚度参数。通过鱼雷壳体的静力加载试验以及静力仿真对比,辨识出模型中的接触刚度参数。对修正后的有限元模型进行模态仿真计算,仿真模态频率与试验模态频率误差不大于2.65%,结果表明了该模态计算方法的准确性。可为鱼雷壳体等含楔环连接结构的有限元建模与模态分析提供借鉴。