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。     

面向可靠性的某型水下机器人耐压壳体设计

耐压壳体是水下机器人各功能设备的装载平台,为水下机器人提供所需正浮力,其性能关系到水下机器人的安全性、可靠性、经济性。将可靠性理论中的应力-强度干涉模型应用到某型水下机器人耐压壳体设计过程,并给出了设计实例。     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

基于正交试验的潜水器耐压壳体的结构优化设计

潜水器的质量大小直接影响其性能,设计时要求潜水器在满足强度、刚度等要求的前提下,要尽可能减小其质量。应用正交试验的方法来实现潜水器耐压壳体结构的优化,但用正交试验方法处理约束问题比较复杂。因此将以质量最小化为目标和以强度要求为约束条件的优化设计问题转化为无约束多目标的优化设计问题。得出各个参数对壳体的强度和质量的影响规律,最后运用综合平衡法得出最优的设计方案。     

蛋形耐压壳设计与分析

基于蛋壳几何学特性,开展了蛋形耐压壳结构设计与性能分析。根据鹅蛋形状扫描、宏观尺寸统计试验,研究蛋壳圆度、体积、表面积及蛋形系数分布规律,建立体积方程、表面积方程及蛋形函数;设计了4 km水深蛋形耐压壳,并定量分析其安全性、储备浮力、空间利用率、水动力学特性等性能;采用正交试验,研究长轴、短轴、厚度对蛋形耐压壳性能影响规律。结果表明,鹅蛋壳为高度对称结构,其蛋形系数符合均值为0.69的正态分布;蛋形耐压壳具有良好的综合性能,其中厚度是影响强度的重要因素,长轴次之,短轴最小;长轴是影响屈曲的重要因素,厚度次之,短轴最小;厚度是影响浮力系数重要因素,短轴次之,长轴影响最小;长轴是影响空间利用率的重要因素,短轴次之,厚度影响最小;水动力学特性主要受短轴影响。     

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。     

水下船体表面清刷机器人密封的设计

水下船体表面清刷机器人伺服电机输出轴可供密封用的轴向尺寸不足4mm,采用常规的动密封方式难以进行密封。根据机器人水下作业环境的要求,对机器人的密封结构和密封方式进行了分析和设计。通过对水下船体表面清刷机器人的静、动密封试验,以及机器人的实际应用结果表明水下船体表面清刷机器人静密封采用O形圈,动密封采用旋转格莱圈和优质毛毡,密封设计合理可用;在伺服电机输出轴上加轴套,既起到了联接的作用,又为密封创造了条件,较好地解决了电机输出轴轴向尺寸小导致的密封难的问题,是一种较好的动密封装置。     

水下船体清刷机器人磁吸附机构的设计与研究

为了实现水下船体表面清刷机器人在水下船体表面上的可靠吸附和灵活移动功能,对机器人磁吸附机构进行了设计研究。根据该机器人作业的特点和工作环境,分析了磁路材料和磁路类型,研究了衔铁、轭铁、铜块和海水等因素对磁吸附力的影响,设计了机器人的磁吸附机构。实际应用表明,该机器人在船体表面上吸附可靠,并且运动灵活,符合实际的需要。     

复合材料在飞机结构上的广泛应用

论述了复合材料在飞机结构上的适用场合和基本要求,同时对常用材料和金属材料性能作了比较。在回顾我国复合材料制造技术发展历程的基础上,对该技术在飞机制造业中的应用与发展进行了分析和探讨。     

7075/6009铝合金复合材料热压缩变形的本构方程

采用Gleeble-3500型热模拟机对7075/6009铝合金复合材料在变形温度为300～500℃、应变速率为0.001～1s~(-1)条件下的热压缩变形进行了研究,并得出了本构方程。结果表明:应变速率和变形温度对该复合材料的流变应力有显著影响,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的提高而增大;可采用Zener-Hollomon参数的双曲正弦函数来描述该复合材料热压缩变形的峰值流变应力;热压缩变形本构方程中的结构因子A、应力水平参数α和应力指数n分别为1.23×10~(11)s~(-1),0.021和6.449,热变形激活能Q为166.89 kJ·mol~(-1)。     

基于凸包剖分的平面机构尺度分类方法

以平面机构位置约束方程奇异性条件和结构参数空间凸包复形剖分方法为基础,研究平面机构尺度分类问题.由机构位置方程的奇异性导出机构的尺度分类条件,并讨论分类条件的一般特性.讨论结构参数空间的凸包复形表示和剖分方法,并研究凸包复形的特性与机构类型的一般关系.讨论凸包复形剖分的一般流程,进行计算机实例分析验证.研究表明,所提出的方法具有明显优势:一方面凸包复形的剖分结果包含了机构尺度类型的完整信息,可依据拓扑结构获得不同尺度类型机构的转换关系;另一方面凸包复形和单形的Carathéodory表示方法有利于机构的尺度确定.所提方法也较适合采用计算机处理复杂机构的尺度分类问题.     

多孔铝及多孔Al/Al2O3复合材料的压缩行为

用粉末烧结法制备出了开孔型多孔铝及以Al2O3为增强相的铝基多孔复合材料,材料相对密度及孔径分别在0.25～0.40和100～400 μm范围内变化.对这两种多孔材料的压缩行为进行了研究.结果表明:Al/Al2O3复合材料有着比多孔铝更为有利的响应特征和更高的流动应力,该复合材料的压缩应力-应变曲线较为平坦,在与多孔铝相对密度相近时,屈服强度提高40%以上;经T6热处理,Al/Al2O3复合材料的屈服强度可进一步提高35%左右;此外,该复合材料的压缩行为具有明显的孔径依赖性,随孔径增大,流动应力升高,这主要与烧结过程中孔表面残留的气体有关.     

钴基合金-碳化钨复合涂层的耐蚀性能

用真空熔烧法制备与钢基体牢固结合的钴基合金-碳化钨复合涂层，用自设计的振动装置(振动频率为1Hz)在10％HCl或10％NaOH溶液中进行室温全浸泡振动腐蚀试验。结果表明，钴基合金-碳化钨复合涂层在腐蚀液中耐蚀性要远远高于45钢，其中添加15％WC的涂层耐腐蚀性能最好；腐蚀出现在硬质相与基体的交界处，属于晶间腐蚀。     

基于遗传算法的复合材料天线罩优化设计

研究复合材料天线罩结构优化,提出一种遗传算法与高精度通用有限元分析软件相结合优化方法。为了加快收敛进程,对遗传算法本身做出一定改进。通过对某型天线罩结构的优化计算,表明文中所提优化方法是可行有效的。     

VC++串口通信在水下焊接远程控制中的应用

介绍一种基于串口通信的水下焊接远程控制应用的方案，该方案是采用VC 编程实现串口通信(SPC)，用于远程控制水下焊接焊前的焊缝对中，以及焊接过程的焊缝跟踪。试验表明，该方案实际可行，结果完全满足实际工程的需要。