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。     

水下滑翔器浮力驱动效率分析

水下滑翔器作为一种新型水下机器人系统,由于采用了浮力驱动技术具有续航能力大、效率高、噪声低等优点,对于海洋环境监测与资源探测具有重要的应用前景.基于此,对做匀速滑翔运动的水下滑翔器驱动能量进行分析,给出水下滑翔器驱动效率的概念,并推导水下滑翔器在考虑额外能耗与不考虑额外能耗这两种情况下浮力驱动效率的计算方法,进一步分析影响驱动效率的相关因素和提高驱动效率的途径.通过分析可知,机翼的升阻比与滑翔额外能耗是影响浮力驱动效率的两个主要因素,其中机翼的升阻比是影响驱动效率的最重要因素.为揭示驱动效率和机翼结构参数和机翼形式之间的关系,采用经验公式分析机翼展弦比、后掠角对机翼升阻比的影响,采用流体力学计算软件Fluent6.2对相同面积的不同形式机翼的升阻比进行数值计算.研究结果为水下滑翔器设计提供了依据.     

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。     

深海耐压舱结构优化选型设计

通过对深海水下无人潜航器的使用环境进行分析,设计了两种不同结构形式的深海耐压舱,建立了耐压舱的有限元模型,并对两种结构形式的耐压舱分别进行了强度和稳定性分析对比,结合耐压舱段质量和浮力的计算,最终选择合适的耐压舱结构,并进行了打压试验验证了设计的可行性。     

水下滑翔器动力部件的模态特性分析

动力部件的振动直接影响着水下滑翔器的滑翔效率和航行安全,因此以某型水下滑翔器的动力部件(滑翔翼板-耐压舱组件)为研究对象,对其模态特性进行研究。首先,采用SolidWorks建立了动力部件的实体模型,再在ANSYS中建立其有限元模型,并对模型进行模态分析,研究动力部件的计算模态分析结果,确定滑翔翼板为部件的薄弱环节,需要进一步研究其模态特性;然后,采用锤击法对滑翔翼板进行了模态试验,并通过辨识得到翼板的前8阶模态频率、振型和阻尼比。研究结果是预报实际航行中水下滑翔器动力部件振动的关键,也为今后的结构动力修改提供了数据支撑。     

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。     

一种深海探测装备耐压结构设计方法和承压性分析

通过设计深海探测装备耐压壳体,以求从经济、制造和技术优化等多方面指标综合分析耐压壳体的最优结构形式,并详细阐述了双圆柱舱体一体化结构形式的设计原因,材质的对比分析和选择,铝合金的防腐处理方式等。最后结合所设计的壳体结构,从理论上对曲面薄壳结构的强度和刚度进行了分析,并利用有限元分析软件对曲面和实体的组合单元模型进行了非线性的和线性的混合仿真分析,从而在理论上验证了设计的最终结果在强度和结构稳定性上是符合要求的。     

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.     

混合驱动水下滑翔机动力学特性与效率分析

混合驱动水下滑翔机是兼有浮力驱动和螺旋桨驱动两种驱动模式的新型水下自航潜器。通过建立混合驱动水下滑翔机在3种驱动模式下纵垂面内定常运动的动力学模型,研究了不同驱动模式下攻角、速度、滑翔角之间的关系,对不同驱动模式下驱动系统的能耗进行分析比较。结果表明,在相同净排量和相同滑翔落差条件下,混合驱动模式单位航程能耗值大于纯滑翔模式,而净浮力为零时的水平直航模式下能耗最少,并通过水域试验进行了验证。根据所得结论,面向不同的任务、海况等可选择不同的驱动方式来节约电量,对混合驱动水下滑翔机的设计与应用有一定的指导意义。     

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。     

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。     

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...     

一种水下耐压电池舱的设计及仿真

为了配合水下航行器的设计装配,同时满足水下稳定性、散热等性能的要求,采用AUTOCAD和Inventor软件设计了一种水下耐压电池舱。使用ANSYS Workbench软件的不同模块对耐压电池舱进行了水深压力强度校核、模态分析、内部电池组散热情况分析及流场计算,验证了其设计的可靠性及可信性。该研究结果可为今后相关水下航行器能源系统的结构设计提供优化和改进的参考依据。     

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。     

水下滑翔机器人载体结构的有限元分析

采用有限元分析的方法,通过水下滑翔机器人载体的模型建立、网格划分及其约束条件的改变,模拟、仿真出水下滑翔机器人载体在水下的位移、应力变化情况.计算出载体的体积变化量、浮力的变化.便于更好地选择壳体的材质和空间设备布置.实现保证其结构强度的基础上,尽可能地减轻耐压结构的重量,增加有效负载、增大航程.     

广告反馈卡

采用有限元分析的方法,通过水下滑翔机器人载体的模型建立、网格划分及其约束条件的改变,模拟、仿真出水下滑翔机器人载体在水下的位移、应力变化情况.计算出载体的体积变化量、浮力的变化.便于更好地选择壳体的材质和空间设备布置.实现保证其结构强度的基础上,尽可能地减轻耐压结构的重量,增加有效负载、增大航程.