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水下通信节点是实现深水通信的重要载体,也是实现海洋开发和勘测的重要设备,耐压舱体是承受外部压力、保护内部设备正常工作的重要装置。为了满足在海洋1 500 m深度的实际应用需要,采用传统的耐压舱体结构设计整体分析的方法,对整体结构的稳定性进行了设计验证;在实际工程应用中,因局部特殊结构的需要破坏了耐压舱体的整体连续性,使得局部的应力突变和结构的不稳定造成整体的设计失败,耐压舱体的合理性设计也变得非常复杂;根据耐压舱体几何结构连续和不连续性,将耐压舱体的应力区分为应力连续区和不连续区,结合ANSYS数值仿真的方法进行分析,通过局部加厚的方法,在满足实际需要的前提下,尽可能减小厚度降低成本。 相似文献
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常规耐压结构拓扑优化设计研究主要集中于静水压条件下的设计相关载荷拓扑优化理论及方法。但是,在深海环境下,耐压结构可能面临内爆所产生的冲击载荷,其载荷呈现高频率的周期性变化。为研究载荷变化对耐压结构优化设计的影响,在BILE模型的基础上,结合修正的SIMP插值模型,开展不同频率、设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化理论及方法研究。设计相关动载荷的难点在于不仅载荷的作用位置和方向在优化过程中发生变化,且其大小也随优化过程进行而发生变化,这是与常规设计相关静载荷本质的不同。通过经典的拱形结构优化算例验证BILE模型在动力学拓扑优化中的可行性,进而研究设计相关动载荷作用下的水下耐压结构的最佳拓扑形式。研究表明,在低频时,圆环型耐压结构无明显变化,但多球交接耐压结构在交接处会出现明显材料聚集;高频时,两者均发生明显变化,得到耐压结构新形式。关于设计相关动载荷作用下的水下耐压结构拓扑优化研究,将对新型水下耐压结构的探索具有一定的工程应用价值。 相似文献
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水下机器人的耐压舱设计要求在满足总体指标的前提下,最大限度地提高设计强度与稳定性,同时尽可能降低质量。本文使用ANSYS Workbench中的Design Explorer模块,对耐压舱进行快速优化设计,一次获得多个优化候选结果,经过对比分析得到最优设计方案。然后,针对装配形式进行接触分析,确保大压力条件下结构不会在接触面发生失效破坏。最后,对舱体结构进行稳定性分析,确保结构能够在大深度环境中不发生失稳破坏。本研究为水下机器人耐压舱体快速优化设计、强度和稳定性校核提供了参考。 相似文献
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轮印载荷的分布对于直升机甲板加筋板结构的设计至关重要。通过在橡胶块上加压的方式模拟轮印载荷,直接测量橡胶块与加筋板结构之间的接触压力,揭示轮印载荷分布特性,得到轮印载荷在加强筋和铺板之间的分布具有较强的不均匀性。利用ABAQUS软件进行轮印载荷分布的数值计算,结果表明,数值计算结果与试验结果吻合较好,试验工况下分布在加强筋上均布轮印载荷为接触面上均布轮印载荷的1.279倍。研究了加筋板面板初始缺陷、加强筋高度以及加筋板面板厚度对轮印载荷分布的影响。数值结果表明:考虑面板初始缺陷、降低面板厚度和增加加强筋的高度使轮印载荷分配到加强筋上的比例增大,但在相对刚度变化相同的情况下,降低面板厚度和增加加强筋高度对轮印载荷分布的影响不同。 相似文献
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耐压舱设计是水下机器人的核心技术之一,其极限承载力研究是核心中的核心。针对球壳封盖加柱形壳体耐压舱,现行标准对于初始导入缺陷数值的确定往往过于保守,对于耐压舱体数量较多的无人潜水器来说,过大的设计质量是总体设计所无法接受的。首先采用装配体整体建模策略,建立复合屈曲的受力模型,将三大非线性影响因素同时引入到极限承载力研究中,提升了计算精度。然后分别针对确定性缺陷和非确定性缺陷结构开展极限承载力研究。最后,提出以0.23%的初始缺陷导入尺度作为球壳封盖加圆柱壳体的耐压壳体缺陷导入参数,给出了导入尺度的计算方法,并借助水压试验对上述参数的准确性进行验证。 相似文献
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以实际环境荷载作用下的实际海洋导管架平台结构为对象，研究了海洋平台结构在风，流，海冰等多荷载模式和多荷载工况下的优化设计的理论方法和应用技术，建立了结构尺寸优化，形状优化和拓扑优化问题的统一模型。计算结果反映出形状优化比尺寸优化所得设计更优，而拓扑优化的设计效果最好。不同的荷载工况对应的最优拓扑形式不同，因此在实际设计中应考虑实际的荷载工况，选取不同的拓扑形式。 相似文献
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船体板架结构在屈曲约束下的优化问题具有变量多和约束多的特点,且屈曲计算需借助有限元分析,属于大规模耗时优化问题,运用常规优化方法求解需要较高的计算成本。这里提出一种适用于屈曲约束下船体板架快速优化方法,该方法利用板格屈曲利用因子具有局部性的特点,对板格厚度自变量空间进行降维处理;利用板格屈曲利用因子对板格厚度具有单调性的特点,采用牛顿迭代方法求解其达到目标值的板格厚度;同时比较板格在相同重量增量下,加筋叠加板厚与仅加板厚对屈曲利用因子改善程度的大小决定是否加筋;通过两阶段的迭代寻优,快速获得最优的板厚以及防屈曲筋布置方案。某油船双层底优化结果显示,该方法能够在30步之内完成优化计算,优化效率高;优化方案相比原始方案减重达17.63%,绝大部分板格屈曲利用因子取值在0.9～1.0之间,材料得到充分利用。 相似文献