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。     

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。     

可靠性设计在水下耐压壳体中的应用

对水下耐压壳体的两种设计方法作了简要说明,重点阐述可靠性设计在耐压壳体中的应用。通过可靠性安全系数,建立强度与应力的相对关系,并以实例验证可靠性设计的应用,表明设计方法的实用性。     

某型UUV耐压壳体可靠性分析

耐压壳体是UUV各功能设备的装载平台,其可靠性水平关系到UUV的安全性、可靠性。文中应用可靠性理论中的应力-强度干涉模型,介绍了某型UUV水下耐压壳体强度可靠度计算方法,并给出了设计实例。     

Solidworks结构分析在水下机器人设计中的应用

介绍了Solidworks结构分析插件simulation的基本功能,利用该插件的有限元分析功能,对水下机器人推进器支撑架和耐压壳体进行了应力分析,并依据设计目的对部件进行了结构优化,结果表明,Solidworks Simulation应用于水下机器人设计可简化设计流程,提高设计效率,能够得到接近于水下机器人实际应用的分析结果。     

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。     

一种微小型水下机器人本体结构的设计

介绍了一种在浅水区域进行探测识别、搜索打捞作业的微小型水下机器人,其总体方案及总体布置突出了该水下机器入其有阻力小、灵活机动的特点.头部组件及推进器采用了模块化设计,结构简单、方便维修、安全性高.对耐压壳体强度及稳定性进行了计算校核.用两个主推动器和两个辅推动器实现水下机器人的前后、浮潜和左右转弯运动,并对水下机器人的密封及腐蚀进行了简述.对水下机器人本体结构设计极具实用价值.     

水下机器人耐压电子舱设计与制作

耐压电子舱作为水下机器人电子元器件的重要载体,其结构设计、强度分析、密封及防腐技术是水下机器人开发设计非常关键的技术之一。本文从电子舱结构设计、材料选择、水密设计和防腐设计这几个角度介绍了水下机器人耐压电子舱的设计和制作,并成功应用于水下机器人潜水作业。     

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。     

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。     

三自由度水下机械手研制

为了研究无人无缆自主式水下机器人的深海作业性能,在分析了水下机械手工作环境及作业性能的基础上,研制了三自由度水下机械手。在考虑了本体材料、耐压壳体形状、水密接插件和关节走线形式等基础上,进行了水下机械手的本体结构设计,同时也对水下机械手的关节驱动方式进行了研究。为了实现对水下机械手的有效控制,采用上位机和下位机两级控制方式,并完成了硬件和软件设计。最后进行了实验调试,其结果表明了所研制的水下机械手满足设计要求。     

水下捕捞机器人耐压舱仿生造型设计

为降低捕捞作业的运行成本,对水下捕捞机器人的耐压舱进行仿生减阻设计。以粒突箱鲀为仿生对象,基于灰度转换和边缘检测技术提取其外形特征廓线,以捕捞机器人特征高度为设计变量建立仿生耐压舱三维模型,并将回转体耐压舱模型作为对比对象,通过Fluent软件对两种耐压舱进行流体仿真分析,分别比较其阻力系数、阻力和升力系数。结果表明：与传统回转体耐压舱相比,仿生耐压舱具有更小的阻力系数,可有效减小其在水中行进的阻力;仿生耐压舱的流线型结构有效降低了流场扰动,提高了捕捞机器人在水下运行时的平稳性。研究结果可为水下捕捞机器人耐压舱的造型仿生及减阻设计提供理论依据。     

基于拓扑优化的水下航行器壳体设计

为了能够有效地降低水下航行器耐压壳体的重量,以耐压壳体的概念设计为研究内容,使用ANSYS二次开发语言,对壳体进行了基于渐进结构法的拓扑优化方案,并对各方案作以比较,最终形成了拓扑优化后的耐压壳体设计方案。优化结果表明,其结构型式十分新颖,值得深入地探讨。     

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。     

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.     

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。     

超小型水下机器人本体的研究

介绍了一种超小型水下机器人,其整体结构及工作原理突出了该水下机器人的特点.利用三个螺旋桨实现了上升、下潜、前进、后退和左右转弯运动.从耐压主体舱的形状、材料和性能参数方面对耐压仓结构进行了设计计算,接下来又对驱动方式的选择、水下运动阻力计算等方面进行了探讨.     

观察级ROV结构设计及研究

针对淡水或浅海的水下探测及水下养殖,主要设计了一款框架式浅水观察级ROV系统,该ROV系统主要由机器人本体、地面操控台和缆线组成。介绍了由耐压舱体、观测和照明模块、传感器监测系统、动力推进系统、控制系统和通信系统六个部分组成的机器人本体。重点对耐压舱体及框架的设计进行了详细的分析,利用SolidWorks软件完成对ROV的整体建模;通过理论计算和Ansys软件分析相互印证的方法,完成了ROV关键部位的强度校核和仿真分析,通过两种方法的结合分析,证明了选择的材料和设计的结构均满足强度及可靠性的要求。     

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...