筋腱连接器球形橡胶轴承刚度仿真与试验

为深入研究橡胶材料及结构参数对球形橡胶轴承刚度性能的影响,采用有限元方法对5种不同材料或结构的球形橡胶轴承进行分析研究,完成了球形橡胶轴承的压缩与摆动试验.对相应橡胶材料进行了材料试验,使用Abaqus/Standard建立橡胶轴承的二维轴对称模型和1/2三维模型,用Neo-Hooke、Mooney-Rivlin和Yeoh超弹性本构模型进行仿真.进行橡胶轴承的压缩与摆动试验,对有限元仿真进行对比验证.试验结果表明:丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶与天然橡胶制造的球形轴承,压缩刚度均会随着压缩位移上升而上升,摆动刚度均会随着摆动角度上升而下降;球形橡胶轴承金属层数量的上升会提高其竖直刚度,但对摆动刚度几乎没有影响; Yeoh本构模型在两种变形情况下均可以很好地拟合试验结果;在变形较小时,用MooneyRivlin本构模型进行仿真也可以得到较为准确的仿真结果;在压缩仿真中,形变较大时,Mooney-Rivlin本构模型无法表现出刚度迅速上升的阶段,因此仿真结果会小于试验结果;使用Neo-Hooke本构模型的仿真结果误差最大,在摆动仿真中完全无法使用.

张力腿平台筋腱连接器的结构设计

针对500 m水深张力腿平台实际尺寸及载荷要求,设计一种适用于40 in筋腱的筋腱连接器。顶部连接器通过抱夹卡瓦与筋腱连接,底部连接器采用旋转式锁紧机构,两者通过柔性体来提供柔性连接。柔性体采用14层钢板及15层橡胶的设计,可以在承受1 458.8kN·m转矩的同时,实现最大12°的转角。抱夹卡瓦选用10mm间距及40°夹角的卡环,可以与筋腱稳固啮合。仿真结果表明,采用现有材料的柔性体和抱夹卡瓦均满足Survival海况的使用条件,为我国首座TLP平台的筋腱设计提供了可靠的解决方案。