我欲封天,懒人听书,已完本玄幻小说排行榜

<fieldset id="gekwm"><menu id="gekwm"></menu></fieldset>
<ul id="gekwm"></ul>

<ul id="gekwm"></ul>

青島永泰長榮

摘要：對船舶下水用氣贛的材料、幾何和接觸等非線性特性進行分析，并采用非線性有限元分析軟件 MSC.Marc 對其進行數(shù)值模擬，研究氣囊內(nèi)壓和外載荷與氣囊壓縮高度的關(guān)系，與試驗結(jié)果對比表明，本研究方法具有較高的精度。另外，還分析了氣囊簾線和橡膠層的應(yīng)力分布，為氣囊設(shè)計提供了依據(jù)。

船舶氣囊下水是一項由我國近年獨創(chuàng)的新型下水技術(shù)。氣囊下水具有機動靈活、成本低和效率高等優(yōu)點，對中小船舶企業(yè)發(fā)展起到了極大的推動作用。船舶氣囊下水早期基本上是憑借經(jīng) 驗，缺乏理論支持。隨著氣囊承載力的增大，采用氣囊下水的船舶愈來愈大，風(fēng)險愈來愈高。2006 年浙江省科技廳曾立項進行“船舶氣囊下水技術(shù) 與應(yīng)用研究”,但研究的重點在氣囊下水的計算和測試以及下水工藝，對氣囊特性缺乏研究，相關(guān)的船舶氣囊下水計算中采用了較為粗糙的氣囊剛度公式。研究表明，船舶氣囊下水的安全性、經(jīng)濟性與氣囊的力學(xué)特性有關(guān)，氣囊的剛度特性對氣囊下水計算的準(zhǔn)確性有重要影響[12]。因此，對船舶下水用氣囊進行理論和試驗研究很有必要。然而，船舶下水用氣囊體積很大(直徑為1.5～1.8 m, 長約20 m), 受力巨大(300～500 t), 無法進行足尺寸試驗。濟南昌林氣囊容器廠曾做過模型試驗(直徑為0.6～0.8m, 總長約3 m), 獲得了氣囊內(nèi)壓和外載荷與氣囊壓縮高度的關(guān)系。

本研究利用非線性有限元分析軟件 MSC. Mentat(版本2005R2) 建立模型，并用MSC.Marc 求解器進行氣囊壓縮模擬的數(shù)值計算，分析氣囊內(nèi)壓和外載荷與氣囊壓縮高度的關(guān)系，并與氣囊壓縮試驗數(shù)據(jù)進行對比，判斷有限元模擬的精度[3]。另外，還分析了氣囊簾線和橡膠層的應(yīng)力分布，以期為氣囊設(shè)計提供依據(jù)。

船舶下水用氣囊是一種以橡膠為基礎(chǔ)材料和增強纖維為加強層(簾線層)構(gòu)成的復(fù)雜多層柔性層合結(jié)構(gòu)。從結(jié)構(gòu)上講，氣囊是一個復(fù)雜的簾線- 橡膠復(fù)合材料層合殼，其幾何形狀為不等厚雙曲殼。為了提高簾線的性能，制造簾線時必須加捻，相當(dāng)于給簾線施加一個初始應(yīng)力。船舶下水時，氣囊的工作高度變化很大，因此氣囊剛度分析過程涉及材料、幾何和狀態(tài)等多重強非線性問題。

船舶下水用氣囊具有彈性非線性、粘彈性、非均質(zhì)和各向異性的性質(zhì)。簾線可認(rèn)為是線彈性材料，其力學(xué)性能由各層簾線的力學(xué)和幾何特性等決定。橡膠可認(rèn)為是各向同性、近似不可壓縮的超彈性材料，在變形過程中，應(yīng)力是瞬時應(yīng)變的非線性函數(shù)。本研究為簡化橡膠材料模型，假設(shè)橡膠材料為各向同性、不可壓縮的超彈性材料，并且只考慮其彈性非線性而不考慮粘彈性，其力學(xué)特性可用Mooney-Rivlin 模型應(yīng)變能密度函數(shù)(U) 來描述：

橡膠具有低模量、大變形和外載荷去掉后迅速恢復(fù)等特點。橡膠氣囊是一種薄壁結(jié)構(gòu)，一般為8～10 mm 厚，受力作用時，盡管應(yīng)變較小，未超過彈性極限，但位移和變形較大，已遠超過線性理論的范疇，1.5 m 高的氣囊最低工作高度僅為 0.2 m,具有高度的幾何非線性。這種幾何非線性特性是由工作時橡膠氣囊大形變引起的，其結(jié) 構(gòu)剛度不僅取決于材料和初始變形，而且在很大程度上取決于受載后的應(yīng)力分布和位移，因此采用幾何非線性全拉格朗日法進行求解。

在工作過程中，橡膠氣囊發(fā)生變形，與上、下蓋板之間產(chǎn)生接觸。氣囊的接觸面積變化與徑向變形呈非線性關(guān)系，使其在大壓縮變形的情況下的彈性非線性特性表現(xiàn)得更加明顯。實際上，從力學(xué)角度分析，接觸本身就是邊界條件高度非線性的復(fù)雜問題。氣囊受力變形后發(fā)生的接觸是不能事先準(zhǔn)確判斷的，也就是在接觸問題中邊界條件不是在計算開始前就給出，而是計算的結(jié)果。相互接觸過程中，接觸面的面積與壓力分布隨外載荷變化而變化，并與接觸體的剛性有關(guān)，可利用面面接觸的力學(xué)模型，借助主動體與被動體的概念，建立主動體節(jié)點和被動體面的自由度與變形的關(guān)系，采用拉格朗日乘子法求解，從而確定接觸邊界條件。

船舶下水用氣囊如圖1所示。建?？煞?步進行。第1步，建立二維平面單元：首先建立幾何模型，由若干個四邊形和若干條直線組成，將四邊形和直線分別轉(zhuǎn)變?yōu)槎S平面單元和線單元(如圖2所示),并定義二維平面單元為四節(jié)點平面軸對稱單元、線單元為二節(jié)點軸對稱單元，分別作為橡膠基體和簾線單元。利用 MSC.Mentat 里的 INSERTS 功能把加強筋單元嵌人到基體單元中。在二維模型里建立空腔，為氣體加載作準(zhǔn)備。第2步，建立三維模型：以模型中心軸(X 軸)為旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)二維模型，橡膠基體單元和簾線單元將自動轉(zhuǎn)換成八節(jié)點實體單元和四節(jié)點平面薄膜單

氣囊主要由橡膠和簾線兩部分組成。在 MSC.Mentat 里，通過定義 Mooney 模型的超彈性材料常數(shù)對橡膠材料進行描述。氣體壓力載荷主要由增強纖維承受。由于簾線的各向拉伸模量不同，使簾線層呈現(xiàn)出復(fù)雜的力學(xué)各向異性和非線性特性，合理地模擬簾線層是有限元分析結(jié)果合理和準(zhǔn)確的關(guān)鍵。在 MSC.Mentat 里，提供了加強筋模型 Rebar 單元，用于增強簾線復(fù)合材料的幾何和物理非線性分析，效果極好。Rebar 單元通過設(shè)定各層簾線的相對位置、排列密度、截面積、與相關(guān)軸的夾角及其彈性模量和泊松比等參數(shù)，可方便而準(zhǔn)確地處理各簾線層的簾線空間方向等問題。

氣囊同時受到外部大氣和內(nèi)部氣體的壓力，其中大氣壓力保持不變，內(nèi)部氣體對氣囊剛度起著決定性作用。氣囊發(fā)生垂向位移時，其容積變化較大，因此氣壓將發(fā)生較大變化，需要對氣體進行適當(dāng)模擬。在 MSC.Mentat 里通過定義空腔 CAVITY, 并定義氣體初始內(nèi)壓、密度和溫度進行模擬。

船舶下水用氣囊在工作時主要涉及船底板和船臺。由于船底板和船臺變形相對氣囊變形是微小的，因此在有限元分析中，可把氣囊定義為彈性體，底板和船臺定義為剛體，并定義船底板位移隨時間的變化關(guān)系。然后在接觸表中定義氣囊與船臺和船體之間的接觸關(guān)系，以減少不必要的計算費用，見圖4。

采用大位移 UPDATED LAGRANGE 格式的增量方法處理氣囊的大變形幾何非線性問題，通過調(diào)整加載時間步長即可獲得穩(wěn)定的計算結(jié) 果。為了模擬氣囊邊界位移和力，第1步施加初始內(nèi)壓，模擬對氣囊充氣；第2步封閉已經(jīng)施加初始內(nèi)壓的氣囊，并對剛體施加一個隨時間變化的垂向位移來模擬加載過程。

濟南昌林氣囊容器廠所設(shè)計的氣囊模型的剛度試驗原理如圖5所示，每壓縮(或卸載)一定高度，測量氣囊的內(nèi)壓和外載荷。試驗所用氣囊直徑為0.6 m、長度為2 .8 m, 氣囊初始內(nèi)壓分別為 0.03和0.05 MPa 。試驗所得內(nèi)壓與壓縮量的關(guān) 系如圖6所示。

從圖8可以看出，有限元分析與試驗結(jié)果吻合得較好。氣囊外載荷隨著剛體位移增大而增大，且增幅也越來越大；氣囊初始內(nèi)壓越大，氣囊剛度越大，且變化率也越大。在氣囊內(nèi)壓較小時，有限元分析與試驗結(jié)果的差異很小，隨著內(nèi)壓增大，差異也逐漸增大，但誤差較小，在工程許可范圍內(nèi)。

91精品欧美在线观看免费_五月婷婷亚洲欧美_亚洲少妇日本高清_性爱视频一级毛_手机看片福利日韩国产_亚洲a无码综合a国产av中文_人妻少妇视频果冻_我和子的疯狂性做爰_小蝌蚪网站在线观看_每日更新国产精品高清

青島永泰長榮