临时加固下换流阀塔海上运输结构强度分析

海上换流站的运输与安装通常是模块化、整体化的运输与安装,考虑到在运输过程中经常会受到风浪、潮流甚至地震等外部环境因素对阀塔等精密电气设备产生的影响,提出一种换流阀塔在海上运输时的临时加固措施。采用有限元仿真软件,对运输船及其阀厅进行有限元建模,将海洋环境作用力等效为地震效应,在两种极端水平载荷工况下,采用底部剪力法对阀塔自身结构强度进行拟静力分析。仿真结果表明:横向载荷作用下阀塔内部结构件所受应力均大于纵向载荷时所受应力,最大应力发生在横向载荷下铝合金框架为84 MPa,小于材料屈服应力。研究结果可为海上运输换流阀塔提供方案借鉴。

10 MW级海上风电新型浮式基础结构强度分析

针对应用于50 m水深海域的10 MW海上风力机,设计由三浮筒及三立柱组成的新型浮式基础,建立带有骨材结构的有限元分析模型。对于有关此新型浮式基础的设计波参数,一般选用随机性设计波的方法来确定,对波浪载荷工况下的整体结构。重点研究浮筒的骨材尺寸以及骨材间距对新型浮式基础强度的影响规律,并得到纵横骨材尺寸组合对新型浮式基础整体强度的影响规律。研究表明,新型浮式基础结构高应力区域位于3个浮筒连接处,浮筒板单元应力水平受骨材尺寸和骨材间距的共同影响,采用合适的尺寸间距组合可在应力水平相当的情况下显著降低用钢量。

煤矿液压定向钻机回转器结构设计校核及有限元仿真

以液压定向钻机回转器结构为研究对象,通过分析其传动原理,对其结构进行了设计,同时针对回转器组件开展了选型设计及强度校核,使其符合井下生产作业的需要。最后将回转器及其传动系统进行了有限元仿真分析,从极限载荷及动载效应两个角度出发,验证了所设计回转器的动态特性良好。

SPMT在井口平台组块滚装装船方式中的应用

针对自行式模块化运输车(Self-Propelled Modular Transporter,SPMT)滚装装船方式,以蓬莱19-3油田4腿式井口平台组块为例,在称重布置、临时支撑布置、运输抬梁布置和轴线布置等方面对SPMT装船方案进行适配性设计,在组块强度、运输抬梁强度和SPMT车板强度等方面对该方案的运输强度进行校核,并对该方案进行拓展。该方案可为后续井口平台组块装船方案设计提供参考。

深水井套管强度衰减规律及预防措施研究

为研究深水井套管柱在多因素耦合作用下管柱完整性失效规律,综合考虑腐蚀、磨损以及温度共同作用,建立套管强度衰减评价方法,对比不同管材在多因素作用下强度衰减程度,提出降低套管强度衰减速率措施。研究结果表明:在腐蚀作用下,随着生产年限增加,套管强度衰减速率加快。腐蚀速率为1.0 mm/a时,P110套管抗内压强度平均每年下降7.21%;套管强度随磨损深度增加而减小。当磨损深度为0.3 mm时,L80、13Cr-P110和Q1253种管材的抗外挤强度平均下降百分比为6.47%;管材强度一般随着温度升高而降低,当温度为100℃时,P110套管的抗内压强度下降6.37%;选用耐腐蚀、磨损和高温管材能够有效减小强度衰减速率。研究结果可为深水井开发提供参考。

圆筒型FPSO总体强度校核设计波优化算法

针对圆筒型FPSO总体结构强度准静态设计方法依赖工程师经验的局限性,将设计波法引入圆筒型FPSO总体结构强度校核,提出了针对特征荷载选择的优化算法。该方法通过分析圆筒型FPSO总体结构承载特点和失效模式,结合常用特征载荷中有相同设计波的特征荷载,选择了舷侧外板波浪压力、上部模块重心处的水平和垂向加速度,作为设计波筛选的特征载荷;并根据圆筒型FPSO结构对称性,减少加载浪向,优化设计波搜索相位;基于本文方法的校核工况减少了60%,有效提升了校核效率。该方法已被应用于中国首条完全自主设计的圆筒型FPSO“海洋石油122”平台的强度校核中,校核结果通过了挪威船级社认证,该平台目前已完成设计,进入建造阶段,这也说明了本方法的可行性以及对后续同类FPSO设计的借鉴意义。

大流量农业灌溉泵转子动力学特性研究

灌溉是保障农业稳定发展的手段,随着现代农业的发展,对灌溉水泵的需求日益增加。大流量灌溉泵因其独特的工作环境和要求,它的叶片通常具有扭曲度大和宽等特点。作为转子系统中重要的部分,叶轮及转子部件的变形与强度对灌溉泵整个系统的安全性能和效率都有很大影响。以大流量灌溉泵为研究对象,使用Ansys-Workbench软件对其大流量区进行有限元研究,对转子部件分别进行变形与强度分析和模态分析。结果表明,在流量为500 m^(3)/h时,叶片受最大等效应力为23.83 MPa,此时出现叶片最大形变值为0.341 mm,最大变形区域都出现在叶片边缘处。大流量工况下,对比不同流量工况的各阶固有频率,在各阶振型中流量大小与转子系统的固有频率没有显著关系,但不同材料明显地影响大流量灌溉泵的转子的固有频率。

弹性支撑双风轮风电机组传动链强度分析

为使前后风轮间流场干涉影响降低,双风轮风电机组传动链具有跨距长、支撑点多的特性,导致双风轮风电机组传动链在长跨距柔性主机架支撑下具有复杂的载荷特性。建立考虑主机架柔性的某型双风轮风电机组传动链动力学模型,分析齿轮与主机架结构强度。结果表明:各级齿轮接触强度、弯曲强度以及主机架强度均满足设计要求;主机架支撑变形有助于协调各构件之间的相对变形,适量减小主机架柔性有助于改善传动链承载时主轴轴承之间的轴线不对中情况。

基于恒压蓄能器非对称缸能量回收及强度校核

针对非对称缸工作装置在下降过程中存在较大的节流损耗问题,采用普通的蓄能器进行回收可以减小系统发热,但是当蓄能器内外压差小时,能量充放效果差,影响作业性能。因此,提出采用恒压蓄能器对非对称缸能量回收系统进行回收与利用,并对所提出的恒压蓄能器隔膜进行强度校核。首先,在Simulation X液压仿真软件中,搭建非对称泵驱动的非对称缸工作装置进行基于恒压蓄能器的能量回收系统仿真;然后,采用基于粒子群算法的并行优化设计方法,对影响回收效率的恒压蓄能器参数进行参数匹配,以提高能量回收效率;最后,对所提出的恒压蓄能器的隔膜进行强度校核与可行性分析。仿真研究结果表明:采用优化后的恒压蓄能器参数进行能量回收的方案,充放压力效果恒定,系统能量回收率达到18.9%。同时所提出的新隔膜方案满足设计强度要求,可为后续的恒压蓄能器的试制提供参考依据。

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。

煤矿地质液压钻机结构设计及校核

为解决人工上下杆的效率和安全问题,在原有液压钻机的基础上,就三种自动上下杆装置放置位置进行讨论,并决定实行方案。以此为前提对原有液压钻机结构进行改良,使新结构能更好地服务自动上下杆功能,然后再对重要零件进行校核,以防止在结构更改后受力改变导致零件过度疲劳造成安全事故。

五对置柱塞泵曲轴的多工况分析及优化

针对五对置柱塞泵曲轴在实际工况下存在的失效、共振问题,以五对置柱塞泵曲轴为例,采用理论分析和有限元分析的方法,对曲轴进行了仿真分析、结构优化和强度校核。首先,采用了ANSYS有限元分析法,研究了5DW150/16对置式柱塞泵曲轴多工况下的应力应变云图与模态响应云图,分析了曲轴不同工况下的危险截面和共振问题;然后,采用了支撑结构优化与响应面法优化两种优化方法,研究了支撑方式与结构参数对曲轴应力应变的影响;最后,采用了理论公式强度校核方法,对优化前后的曲轴是否满足设计要求进行了验证。研究结果表明:五拐两支撑结构曲轴的危险截面出现在曲柄销的过渡圆角处,不会出现共振现象;采用全支撑结构增强了曲轴的抗冲击能力,降低了曲轴的颤动,提高了整体载荷能力,保证了泵的平稳运行;采用响应面法优化后的曲轴,最大等效应力减小了15.8%,最大变形量减小了14.04%;优化前后的曲轴可以满足强度要求。

深度修正后有黏结强度的复合地基增强体所受荷载的探讨

通过研究《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79—2012)中有黏结强度的复合地基承载力特征值的估算公式,本文对修正后的有黏结强度的复合地基承载力特征值及增强体承载力进行了推导计算,得出按基础埋深修正后复合地基增强体实际承担的荷载大于按照规范公式估算得出的单桩承载力特征值,并给出了二者之间的关系式。增强体桩身强度作为复合地基能够正常工作的必要条件,须按照实际的基底压力进行强度验算。本文对修正后增强体桩身强度的验算进行了探讨,提出了与规范不同的验算公式。

高磅级旋转法兰结构设计及有限元分析

为了更好地评估旋转法兰在高温、高压下的工作状态,在现有压力级别(300~900磅)旋转法兰的基础上,对1 500磅和2 500磅旋转法兰进行结构设计和建模,并对模型强度和刚度进行校核,同时采用ABAQUS软件进行有限元静态力学分析。结果表明:各公称直径下旋转法兰的计算应力均小于许用应力,刚度满足使用要求;压力等级和法兰尺寸对旋转法兰应力分布存在一定影响,1 500磅旋转法兰存在芯套小端高颈以及垫片与法兰盘相接触2个应力集中区域,2 500磅旋转法兰除上述2个应力集中区域外,其芯套台阶处也会产生应力集中;最大应力均出现在芯套小端高颈处,且最大应力小于材料许用应力,设计的高磅级旋转法兰满足使用要求。研究结果进一步丰富了2 500磅旋转法兰结构设计案例,可为高磅级旋转法兰结构设计提供参考。

胶轨列车底盘螺栓提载方法和强度校核研究

针对胶轨列车中多颗螺栓连接结构和单颗螺栓连接结构分别提出了螺栓载荷提取方法。基于工程实际,应用多体ADAMS静力学计算方法对胶轨列车底盘载荷进行分解,并作为其螺栓载荷提取的输入,再将载荷提取结果代入VDI2230标准,开展螺栓强度校核工作。通过对胶轨列车底盘局部螺栓进行分析校核得到了螺栓强度满足要求的结论,且螺栓在实车工程验证阶段未出现问题,说明所提出的螺栓载荷提取方法对车辆底盘结构中螺栓的设计与校核具有现实指导意义。

逆止阀摇臂固定螺栓断裂问题分析

某集团核电厂RCP(一回路冷却剂系统)和ASG(辅助给水系统)逆止阀曾数次发生逆止阀摇臂固定螺栓断裂问题。曾进行螺栓材质改进,用以解决马氏体螺栓热老化问题。完成改进后逆止阀摇臂固定螺栓依然发生断裂故障。该部位螺栓断裂将导致摇臂和阀门本体脱开,阀门失去止回功能。为彻底解决该问题,提高设备可靠性,文章从螺栓疲劳强度开始分析,提出通过提高螺栓预紧力的方法增加螺栓疲劳寿命,并根据相关规范要求重新设计螺栓紧固力矩和螺栓强度校核,最后从材料、加工等方面寻找进一步提升螺栓疲劳的方法,结合实例,证明了方案可行性。

超大型焊接卷筒的强度校核及焊接工艺研究

立足于弹塑性理论,介绍了超大型焊接卷筒在不同载荷作用下的应力状态,得出了超大型焊接卷筒的强度校核公式,为卷筒的壁厚设计提供了理论指导。此外,对超大型焊接卷筒的筒体焊接和外法兰板组焊工艺进行了研究,研究表明:采用内侧坡口与外侧坡口1/4比例交替焊接,获得的筒体焊接接头具备优良的综合力学性能。使用短焊缝分段焊接的方式,通过修正两面交替焊接顺序,保证了卷筒外法兰板的组焊强度和垂直度要求。

火箭式远距离灭火弹设计与应用研究

为满足灭火弹的灭火效能要求,且具备可靠性,综合考虑灭火弹的需求和参数指标,设计灭火弹的结构,并对关键结构的强度进行计算和有限元仿真。计算和仿真结果表明,该灭火弹强度符合要求。最后进行静爆试验及射击试验,结果表明灭火效能及可靠性均满足设计要求,证明灭火弹结构设计合理。

RV减速机的自动配齿计算及强度校核

【目的】RV减速机是工业机器人的核心零部件之一,其结构复杂、设计过程烦琐,故特对RV减速机部分设计环节进行参数化设计,以缩短RV减速机的设计周期。【方法】在RV减速机结构分析的基础上,以某厂生产的RV-110E型减速机为例,根据配齿计算所需的五个条件及齿轮强度校核的相关计算公式与原理,通过VB.NET编程语言在Visual Studio软件内完成对RV减速机配齿计算的程序设计和对RV减速机齿轮强度校核的程序。【结果】通过配齿计算可得到多组可靠的配齿齿数结果。之后,为验证配齿计算所得到的齿轮强度可靠性,又设计出一套可以对齿轮进行强度校核的程序。【结论】结果证明了该程序设计的合理性与必要性,可大幅缩减RV减速机的设计周期。

仅内侧梯梁单边传力旋转钢梯的设计与分析

仅内侧梯梁单边传力旋转钢梯在工程上较少采用,为合理选择其内侧梯梁的截面形式,对其进行内力、等效应力、竖向变形、舒适度的分析,考察内侧梯梁的不同截面形式对上述指标的影响。结果表明,内侧梯梁为圆钢管时的等效应力、竖向变形最小,自振频率最大,而内侧梯梁的截面形式对竖向峰值加速度影响不大,所以仅内侧梯梁单边传力旋转钢梯选用圆钢管较为合理。并且文章中提供了一种钢梁在耦合较大扭矩及剪力时的承载力验算方法,为其他类似工程提供参考。