水下机器人耐压壳体结构优化

基于响应面法对水下机器人耐压壳体结构优化,以耐压壳体结构5个尺寸为优化变量,借助ANSYS求解结构应力响应数值,利用组合试验缩小优化变量范围后进行响应面试验设计,优化约束条件为耐压壳体强度和稳定性满足要求,目标函数为壳体质量最小,利用Design-Expert试验设计软件进行响应面优化求解,将结果与利用1st Opt数值计算软件得到优化数值对比,最终优化结果为耐压壳体质量降低15.52%,且壳体满足强度和稳定性要求,达到优化目的。     

基于组合优化方法的UUV耐压壳体优化设计研究

无人水下航行器(UUV)的壳体重量大小直接影响到其整体性能。只采用一种优化方法进行耐压壳体结构优化设计很难得到真正的全局最优解,笔者以自适应模拟退火算法、多岛遗传算法和序列二次规划算法为基础,建立了两种不同的组合优化方法,在一定程度上能够确保解的全局最优性。基于该组合优化方法,利用iSIGHT软件,集成自编的肋骨加强薄壁壳体结构的应力及稳定性计算程序,对无人水下航行器(UUV)耐压壳体结构进行优化设计。通过对优化设计前后耐压壳体结构的强度、稳定性及重量进行比较分析,结果表明:采用组合优化算法优化设计得到的无人水下航行器(UUV)耐压壳体在满足壳体结构强度和抗压稳定性要求下,壳体重量极大程度地降低,实现了结构优化。     

基于ANSYS的深水油气田电气分配模块壳体设计及耐压性能分析

提出了压力平衡结构外壳体与内部耐压壳体相结合的深水油气田电气分配模块壳体结构方案,阐述了压力平衡外壳的组成,并采用图算法对耐压壳体的腔体和封头壁厚进行设计。使用ANSYS Workbench软件对内部耐压壳体进行耐压性分析,结果表明,腔体拥有较好的耐压性,能满足功能要求。     

海洋探测仪耐压壳体结构强度特性研究

参考标准设备及经典设计公式,根据设计要求研究非标设备耐压壳体结构强度,推导经典耐压壳体结构形式,采用修正弧长法进行屈曲失稳分析,考核了经典耐压壳体的强度及破坏形式。考虑实际耐压壳体结构的连接形式,分析封头的结构形式对耐压壳体强度特性的影响,研究表明,耐压壳体的稳定性、破坏形式及极限强度与封头和筒壁的重合度有关,增大重合度可有效提高耐压壳体的稳定性;重合度增大到一定程度时,破坏形式由失稳破坏变为屈服破坏;重合度和极限强度安全储备系数呈准线性关系,重合度越大,安全储备系数越高。     

支撑结构多目标拓扑优化设计研究

以支撑结构为对象,研究了多工况下结构材料的最优布局和结构固有频率最大化的多目标优化问题。在基于变密度连续体结构拓扑优化方法的基础上,采用折中规划法研究多工况下多目标优化函数问题,建立了支撑结构的拓扑优化模型,利用分析层级法确定了各子目标的权重,进行了多目标拓扑优化,得到了材料的优化布局方案,减轻了结构质量,提高了结构固有频率。研究表明拓扑优化方法适用于板壳类结构的优化设计。     

一种ROV耐压壳体有限元分析及尺寸优化

耐压壳是ROV的重要组成部分,其研究的目的是保证其有足够的强度、稳定性和尽可能小的重量.为了在耐压壳体设计的初期寻求最佳设计方案,本文利用有限元分析工具AnsysWorkbench对一在研ROV的耐压壳体进行了有限元分析及尺寸优化.通过有限元分析及优化结果对比发现,在强度及稳定性满足设计要求的前提下,优化后耐压壳体重量...     

基于多失效模式的水下航行器耐压壳体结构可靠性研究

耐压壳体结构是水下航行器重要的组成部分,考虑到结构强度和稳定性失效之间的相关性以及结构参数存在的随机性,基于可靠性理论开展多耦合失效模式下的耐压壳体结构性能分析研究。在研究过程中,首先基于二阶响应面法对耐压壳体结构的力学模型进行简化分析,获得相应的结构力学数学模型;其次在综合考虑结构参数随机性基础上,结合随机摄动法、二阶矩方法和窄界限法,建立水下航行器耐压壳体结构多失效模式可靠性分析模型;最后在分析计算各结构参数灵敏度基础上,获得结构参数对耐压壳体结构性能的影响规律。通过研究清楚地了解各因素对耐压壳体结构性能的影响程度,为结构设计提供一定的理论参考。     

基于参数化方法的圆碟形水下滑翔机结构轻量化设计

圆碟形水下滑翔机结构质量大小对其性能影响较大。为提高圆碟形水下滑翔机结构分析效率,在圆碟形水下滑翔机耐压壳结构分析的基础上,对圆碟形耐压壳结构进行参数化设计及优化研究。运用ANSYS参数化设计语言APDL对圆碟形耐压壳进行参数化建模与分析,采用零阶与一阶相结合的优化方法,对圆碟形水下滑翔机耐压壳结构进行轻量化设计。结果表明,参数化分析方法有效地提高了分析效率,优化后所得最优解与初始值相比,质量减轻了29.4%,圆碟形水下耐压壳轻量化效果明显。     

于ANSYS对混合驱动水下滑翔器耐压壳体设计及分析

对混合驱动水下滑翔器的耐压壳体进行了设计计算与有限元分析。首先对耐压壳体的材料、结构进行了选择设计,然后分别对耐压壳体壁厚、失稳、变形方面进行了设计计算,从而验证了结构、尺寸确定的理论可靠性。最后,通过对混合驱动水下滑翔器的耐压壳体中最危险部分进行强度和屈曲有限元仿真,得到分析结果与设计计算结果基本一致,从而验证了耐压壳体的设计是合理的、可行的,为混合驱动水下滑翔器的实体试验提供了很大的借鉴价值。     

大开孔耐压球壳优化设计

针对大开孔耐压球壳,为降低设计变量维数,采用灵敏度分析完成了设计变量的筛选,设计了参数化的大开孔耐压球壳极限强度求解流程,该流程可实现设计变量样本点的自动连续计算,采用响应面模型将试验设计样本点与响应值拟合得到了大开孔耐压球壳近似模型,建立了大开孔耐压球壳多目标设计优化模型,采用第二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了该优化问题的求解,采用最小距离法确定了大开孔耐压球壳优化的设计方案,与初始设计方案相比优化设计方案优化结果明显,为大开孔耐压球壳设计提供了参考。     

基于ICM法的零件拓扑优化方法应用研究

作为结构优化的一门新技术,拓扑优化在汽车、机床、电子机械的结构优化设计中已经得到应用.基于连续体ICM拓扑优化方法,利用先进的有限元分析软件,建立了以体积为约束条件,以模态频率为目标的某数控加工中心横梁结构拓扑优化模型.根据对模型的拓扑优化结果分析,对横梁内部的筋板结构布置提出了建议,确定了横梁的最佳结构方案,仿真结果表明其动静态特性有较大提高.     

拓扑优化在XH2725机床横梁结构优化中的应用

基于连续体ICM拓扑优化方法,以动力学仿真分析为基础,利用先进的有限元分析软件,建立了某数控加工中心横梁结构拓扑优化模型.根据对模型的拓扑优化结果分析,确定了横梁的最佳结构方案,仿真结果表明其动、静态特性有较大提高.     

拓扑优化在XH2725机床横梁结构优化中的应用

基于连续体ICM拓扑优化方法，以动力学仿真分析为基础，利用先进的有限元分析软件，建立了某数控加工中心横梁结构拓扑优化模型。根据对模型的拓扑优化结果分析，确定了横梁的最佳结构方案，仿真结果表明其动、静态特性有较大提高。     

基于筋板式基结构的大口径空间反射镜构型设计的拓扑优化方法

针对大口径空间光学反射镜对轻量化的需求,提出了基于筋板式基结构的大口径空间反射镜构型设计的拓扑优化方法.该方法利用基结构拓扑优化的思想,将反射镜初始设计域限定为筋板式的反射镜基结构,通过各筋板的有无描述结构构型的变化.首先,借鉴连续体结构拓扑优化的思想,以壳单元离散筋板结构,以加筋板各单元的相对密度为设计变量(通过相对密度取1或0,描述该单元所在区域的筋板是否存在),以光轴竖直工况下镜面面形误差为设计约束,镜体的质量最小为优化目标,建立了镜体结构构型设计的拓扑优化模型;然后,以拓扑优化所得构型为基础,提取并形成结构概念构型;最后,采用有限元法进行动静刚度分析与光学性能分析,并对结构进行修正,形成性能更好、满足要求的反射镜轻量化结构创新构型.文中的设计实例得到的反射镜镜面面形误差PV值小于λ/10,RMS值小于λ/40,第一阶自振频率大于1 000 Hz,轻量化率达到86.0％.得到的结果验证了本文方法的有效性.     

水下机器人耐压壳体O形圈密封性能有限元分析

由于水下机器人工作环境的特殊性,对其耐压壳体的密封性能有严格要求,而其O形密封圈在其中起到至关重要的作用。文中基于橡胶密封结构的非线性有限元理论,应用有限元分析软件ABAQUS建立O形密封圈的二维轴对称模型,对某水下机器人耐压壳体中O形密封圈在设计条件下的受力情况及特性进行了分析,得到了在设计水深条件下的O形密封圈变形情况、应力分布及最大接触压力。结果表明：密封面上最大接触压力大于外部海水压力。通过试验验证了某耐压壳体密封设计的可靠性。     

基于结构复合材料的水下耐压壳体应用

简要说明了水下耐压壳体的使用环境和主要功能,重点介绍了工程实际中通常采用的结构复合材料的组成形式,并对复合材料弹性性能的并联和串联受力模型进行了初步分析和描述.用实例说明了水下探测设备耐压壳体的制造工艺,建立了壳体有限元模型,同时对其强度进行了分析与讨论.     

潜水器耐压壳强度分析方法研究

耐压壳体的强度是大深度潜水器研究的关键,近年来引起了国内外各学者的关注,而在潜水器结构耐压强度分析中,有限元模型的建立和边界条件的处理是分析工作必不可少的环节。通过导入SolidWorks中所建潜水器耐压舱实体模型的外表面,再利用ANSYS软件中工作平面(WP)的强大功能,提出了一种方便、快捷的潜水器耐压舱有限元建模方法;在对耐压舱进行边界条件处理时,考虑到实际受力情况,提出了一种新的边界条件的处理方式。理论分析计算证明这种对潜水器耐压壳体强度分析的有限元处理方法是可行的。     

结构拓扑优化设计综述

从离散体结构拓扑优化和连续体结构拓扑优化两个方面,对结构拓扑优化的发展历程和研究现状进行了评述,提出了拓扑优化在理论研究、实际应用、拓展研究和软件研究等方面的研究方向.     

基于ANSYS的迎流耐压壳体强度与稳定性分析

迎流耐压壳体是水下航行器的重要承压部分,必须对其进行强度和稳定性计算,由于其结构复杂,传统理论计算准确性较低,故应用有限元分析软件ANSYS进行分析。对迎流耐压壳体进行有限元建模、加载、强度分析及稳定性分析,获得迎流耐压壳体的应力情况和失稳临界载荷,为其结构设计提供了重要理论依据。     

带肋各向异性薄壁耐压壳体的有限元仿真和试验验证

随着复合材料工艺的日益成熟,复合材料在工程领域的应用越来越广泛,薄壁耐压壳体开始大量采用复合材料制作。复合材料的力学特性不同于传统的金属材料,具有各向异性,采用传统的计算方法很难实现对复合材料的结构进行力学特性分析。基于ANSYS的有限元法能很好的模拟复合材料的结构形式,准确地对复合材料的结构进行有限元仿真计算。以两个缩比的带肋各向异性薄壁耐压壳体为模型,通过ANSYS有限元软件计算和试验验证,对比ANSYS有限元软件计算结果和试验结果。