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有限元分析在PDA游艇吊具设计中的应用

发布于:2016-03-12 19:39
有限元分析

      大型游艇豪华贵重、体积大、自重过重、不能水平挤压,还受船舶型宽、型深及潮汐水位的约束,不能用现场62岸桥自带的吊钩横梁吊装,必须采用零水平分力吊装。该企业码头是重力式码头,码头前沿虽然能承受大型流动式起重机械的接地比压,也可以用港池内浮式起重机吊装,但是调遣大型履带(汽车) 起重机或浮式起重机作业,接卸成本昂贵。基于上述原因提出设计PDA(吊具,吊具梁和截面如图所示。
      为减轻PDA吊具自重,用有限元分析进行静力迭代计算,确定不同板厚和高度的等强度截面梁和腹板中空拓扑。本方案没有进行设计变量、目标函数式的优化设计,而是对壳单元改变板厚实常数截面参数。
      1) 各板件厚度方向的位置以板厚几何中分面来确定。
      2) 为便于有限元计算,建模过程中忽略的圆角,将其处理为直角。吊具箱形梁焊接工艺边的上、下盖板(翼缘板) 边缘为该截面对计算结果影响很小,在建立有限元模型时不予考虑。
      3) 箱形结构梁选用壳单元,壳单元每块面板的主尺寸应大于其厚度的架选用梁单元,吊耳中心点选用质量点单元,并建立刚性区域。上述有限元分析单元每个节点有6个自由度,分别沿方向移动和绕轴线转动。可进行承受纵向和横向载荷作用下的弯曲、拉压和剪切应力分析计算。
      4)网格划分要兼顾分析计算精度、成本和时间网格划分时要局部加密网格吊具有限元分析模型。
      有限元分析计算应力结果显示评定准则为给出的第四强度理论强度条件,其应力最大值应小于材料的许用应力。根据安全系数及材料特性可对结构的强度进行评估,确认其是否满足要求成本,吊点未考虑采用可调拉杆,调平较困难。因此,在有限元分析中,对吊具梁一端上移时所需的力进行计算。取代游艇自重在吊具L个吊点处共施加的垂直质量点的载荷,取 L个吊点中的一点,取消其对应的转锁孔面约束,施加5的垂直向上的力,使其处于平衡状态。逐渐加大施加的力,经过理论计算及有限元分析时的反复加载试验,最终得出在力达到时此处上移(翘)了得出结论,当此处额外施加垂直向上的力时,端点上移(翘)了转化成吊具梁转锁孔的面约束力为图合位移云图和图特殊位移工况上移梁应力曲线特殊位移工况上移梁位移曲线特殊位移工况正常梁应力曲线及图特殊位移工况正常梁位移曲线可以看出,符合文献中第四强度理论强度条件要求。由图、知梁的另一端下挠,由图知梁两端各下挠,根据吊装经验和吊具结构变形的整体协调性,该工况不需可调拉杆吊具结构也可达到零分力吊装要求。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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