发动机主轴承座结构强度分析研究

内燃机工程２００７年第１期

式中，８为参数平面；Ｘ。为从节点Ｎ。＋，在主接触面上的靶点；可。和ｕ：为过点Ｐ的平面切向量。对与主接触面接触的从节点，定义穿透量ｈ和相对滑移量Ｓｉ，计算从节点Ｘ删与主接触面Ｐ（６，邑）间的距离ｈ

ｈｎ—Ｐ（ａ，岛）一Ｘ。一１（２）式中，竹为接触法向量，式（２）满足下列关系

ｆ可ｌ?（Ｐ（车ｌ，邑）一Ｘ川）一０…

Ｉｕ２?（Ｐ（ｅ１，邑）一Ｘ。＋１）一０

当ｈ％Ｏ时，从节点与主接触面之间无接触；当ｈ≥ｏ

时，从面与主面接触。变换式（２），得到

３ｈ＝一ｎ（３Ｘ，，＋ｌ一８Ｘ。一手１６铆１一邑３ｖ２）（４）并得到两个滑移分量

ｄｅｆ

３ｓ１一ｔｌ（６Ｘ。＋１—３Ｘｏ一５１３ｖ１一ｅ２６可２）（５）

ｄｅｆ

３ｓ２兰ｔｚ（艿Ｘ。＋１—３Ｘｏ—ｅ１３ｖｌ一邑６训２）（６）式中，ｔ１一口ｌ／｜｜可ｌ｜ｆ；ｔ２一础２／｜ｌ咎２｜｜。

可采用两种模型分析曲轴动压工况：（１）建立曲

轴系统和主轴承座的有限元子机构模型，曲轴与轴

瓦之间可以取流体动力润滑或非线性弹簧模型，模

拟系统的瞬态动力学过程，最后，取出主轴承座的最大应力状态［１’２］。（２）直接施加最高燃烧压力，通过静力学求解得到轴承座的应力分布，分析中不考虑润滑油膜的作用，最高燃烧压力通过发动机热力学模拟或者经验确定。本文采用第２种分析模型，曲轴与轴瓦之间取小滑移弹性接触模型。

采用弹性接触或ＭＰＣ模拟螺栓与部件、轴瓦与

部件之间的作用关系。可采用两种方法分析热负荷

工况：（１）采用肛ｅ湍流模型计算冷却水套与壁面、燃气与进排气道壁面等的对流换热边界条件等，然后模拟整个发动机的温度场和应力场。（２）简化分析过程，模拟发动机从室温升至１１５。Ｃ的热负荷情况，温度场假设成均匀场。对于热物性不同的零件，如缸体与框架采用了不同的材料，施加热负荷后，在结构中将产生较大的应力，如果零件的热物性相同，则没有大应力值产生。另外，由于温度场为稳态温度场，且不考虑接触面之间的接触传热情况，因此不采用全耦合热应力分析模型。

２有限元分析

发动机概念设计和详细设计阶段，进行下列项目的数值分析：热力学分析，对发动机的性能指标进行预测；曲轴动力学分析，预测发动曲轴系的强度、刚度、振动以及轴承的润滑特性；主轴承座分析，预测主轴承座的强度、刚度以及主轴承的抗滑移能力；活塞连杆强度分析；冷却系统分析；配气机构分析。其中，可以将曲轴系动力学和主轴承座分析结合起来，建立曲轴瞬态动力学分析模型，采用子结构法求解曲轴和主轴承座的瞬态应力和变形，同时，考察系统的刚度等特性。但是，该模型不能体现主轴承座各个零件间的弹性接触关系，实际分析时，往往将主轴承座作为独立的系统，并采用静载代替动载。主轴承座有限元分析时，主要考核螺栓预紧工况、轴瓦过盈工况、动载荷工况和热负荷工况。

２．１螺栓预紧工况

主要分析框架承受螺栓预紧力后，框架和刚体局部区域的变形和应力情况。施加螺栓预紧载荷后，主轴承孔会产生较大的变形，但是，这种变形会在膛孑Ｌ时消除，因此，强度成为该区域最主要的考核指标。建模时，螺栓与框架和缸体之间通过ＭＰＣ连接，框架与缸体之问采用小滑移弹性接触模型，不考虑主轴承。图１为某发动机主轴承座承受螺栓预紧载荷时的应力分布，图２为框架局部区域应力分布。

图１螺栓预紧工况主轴承座应力分布

图２框架局部区域应力分布

图１和图２中，框架、缸体局部以及螺栓都出现了高应力区域。由于螺栓模型中采用了ＭＰＣ，并在

螺栓的中截面上施加了很大的预紧载荷，因此，螺栓

２００７年第１期

内燃机。程

应力、螺栓紧邻的框架和缸体区域应力为非真实应力，不予考虑。根据圣维南原理，离螺栓较远区域的应力不受模型的影响，为真实应力。图２显示，框架局部区域出现了高应力集中（箭头所指区域），应力值超墩了楗料的强度极限，需要对结构进行修改。２。２轴瓦过盈工况

轴瓦过盈工况主要分析主轴承座的应力、交形及轴瓦背压情况，考核主轴承在该工况下的强度、轴孔变形及轴瓦滑移情况。模型包括缸体局部、框架、连接螺捡及辘瓦。缸体与框架闽采用ＴＩＥ连接、轴瓦与缸体和框架间采用小滑移弹性接触模型，螺栓

与框架帮缸体闻栗震ＭＰＣ连接。霞３为主轴承座

在轴瓦最大过盈量时的变形情况。在轴瓦上出现了高应力集中，图４为最大过盈鏊时轴瓦的应力分布。

图３簸大过盈量时主轴承座变形

图４最大过箍量时轴瓦应力分布

’从简了解主轴承的滑移情况。图５为最小过擞量时轴瓦背压分布情况，轴瓦背簇较大，足以限制轴瓦与轴孔闻的相对滑移。如背隧不能满足设计要求，可调整最小过盈量值，赢至背压满足要求为止。

图５最小过盈量时轴瓦背压分布

２．３曲轴动压工况

魏轴系承受静最大载翁为最嵩燃烧压力，该悉力最终将通过曲轴传递至主轴承座。因此，要校核

主轴承座承受发动机最高燃烧压力的变形和强度情况。通过热力学分析得到发动枧最高燃烧压力，同

时，为了保证分析的可靠性，将热力学计算出的最高燃烧疆力主调２０％，作秀主轴承座分褥麓载蔼。建模时，轴瓦与框架和缸体之间、曲轴与轴瓦之间采用小滑移弹性接触模型，缸体与框架之离采惹ＴＩＥ连接，螺栓与框架和缸体之间通过ＭＰＣ连接。在曲轴

上施加最高燃烧压力。图６为某主轴承座承受最高燃烧匿力时，主毒虫承孔的变形情况，图７为主轴最座

的应力分布情况（没有显示曲轴和轴瓦）。从图６和

图７可敬看出，涟热最高燃烧压力时，辘氧座孔憋变形不大，整个结构的应力值也较低。如果变形或应力值超獭限值，剃需簧加强或调整框架稀缸体的结构，减小变形、降低应力集中。

从图３中可见，最大过盈量时，轴孑乙变形较小，应力值也分布在谗可范围内。如果主轴承孔变形过

大，可通过调整最大过箍量德来修改设计。从图４

孛霹觅，在轴瓦油魏辫近出现了离疲力局部集枣（最

大应耄耄５竺竺２曼翌翌三唆曼兰篓兰要竺竺：图６麴轴动压工况圭轨取座变形情况

勇外，考核了轴瓦与框架－和缸体闻的接触压力，

～………一……～………～

内燃机工程２００７年第１期

图７曲轴动压工况主轴承座应力分布

２．４热负荷工况

图８热负荷工况时，由于各零件材料的热膨胀系数基本相同（缸体、框架为灰铸铁，螺栓为钢），主轴承座的热应力和热变形都很小。对于零件材料不同的主轴承座（特别是全铝合金发动机，其铝合金框架中安装有铸铁嵌块），由于各种材料的热膨胀系数差距很大，导致零件局部区域的热膨胀受到约束，将在主轴承座的局部区域出现高应力集中现象。当应力超过限值时，应考虑采用膨胀系数差距较小的材料或者修改局部结构，降低变形和热应力值。

图８热负荷工况主轴承座应力分布

２．５曲轴孔３６０。结构刚度分析

为了了解曲轴孑Ｌ在３６０。范围内的刚度情况，为探讨连续梁计算轴承载荷提供数据．在主轴孔内表面施加１个单位的均布载荷，计算得到轴孔的变形情况，如图９所示。可以看出，轴孔左上角的刚度最强，单位压力下的变形量为０．０６６肚ｍ，右下角的刚度最小，单位压力下的变形量达到０．９８Ⅱｍ。

２．６结构改进分析

对图２中的结构薄弱环节进行了修改（增加倒角

图９曲轴孔３６０。刚度分布情况

尺寸），局部薄弱区域的刚度得到了加强，图１０为改进后，框架局部区域在螺栓预紧工况下的应力分布。可以看出，改进后，应力集中区域应力最大值仅１８０ＭＰａ左右，低于材料的屈服极限，满足了设计要求。

图１０改进模型螺栓预紧工况应力分布

３结论

（１）在主轴承座分析中，分工况并采用不同的计算模型，可保证计算的收敛性、快速性和计算结果的可靠性。较准确地体现了零件之间的相互作用关系，可提高边界条件的准确性。

（２）国内应该建立详细的发动机零件材料库，包括：材料温度特性、材料屈服特性、材料蠕变特性等，从而改善线弹性模型的不足，提高分析精度。

参考文献：

［１］ＭｏｕｒｅｌａｔｏｓＺＰ．ＡｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔｃｒａｎｋｓｈａｆｔｄｙｎａｍｉｃａｎａｌｙｓｉｓＬｌｓｉｎｇｓｕｂｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇｗｉｔｈＲｉｔｚｖｅｃｔｏｒｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｎｄ＆Ｖｉ—ｂｒａｔｉｏｎ，２０００，２３８（３）：４９５—５２７．

［２］ＺｉｅｎｋｉｅｗｉｅｚＯＣ．Ｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ（ｔｈｉｒｄｅｄｉｔｏｎ）［Ｍ］．ＭｅＧｒａｗ－Ｈｉｌｌ，Ｉｎｃ．，１９７７．

（编

辑：孔毅）

机械设计试验报告2(附答案)

实验二、机械设计课程减速器拆装实验报告减速器名称班级日期 同组实验者姓名

回答下列问题 减速器拆装步骤及各步骤中应考虑的问题 一、观察外形及外部结构 1．起吊装置，定位销、起盖螺钉、油标、油塞各起什么作用？布置在什么位置？ 答： 定位销：为安装方便，箱座和箱盖用圆锥定位销定位并用螺栓连接固紧 起盖螺钉：为了便于揭开箱盖，常在箱盖凸缘上装有起盖螺钉 起吊装置：为了便于吊运，在箱体上设置有起吊装置箱盖上的起吊孔用于提升箱盖箱座上的吊钩用于提升整个减速器 油标：为了便于检查箱内油面高低，箱座上设有油标 油塞：拔下即可注油，拧上是为了防止杂质进入该油箱，常在箱体顶部位置设置油塞 2．箱体、箱盖上为什么要设计筋板？筋板的作用是什么，如何布置？ 答： 原因：为保证壳体的强度、刚度，减小壳体的厚度。 作用：增大减速机壳体刚度。 布置：一般是在两轴安装轴承的上下对称位置分别布置较好。 3．轴承座两侧联接螺栓应如何布置，支承螺栓的凸台高度及空间尺寸应如何确定？ 答： 轴承旁凸台高度h 由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取50mm 轴承旁连接螺栓的距离S 以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D。 4．铸造成型的箱体最小壁厚是多少？如何减轻其重量及表面加工面积？ 答： 大约10mm左右。减轻重量主要是减少厚度，做加强筋来满足。 5．箱盖上为什么要设置铭牌？其目的是什么？铭牌中有什么内容？ 答： 为了显示型号，基本参数，外国的产品还包含序列号，给厂家提供序列号，可以查到出厂时的所有参数，方便使用维护，比如用了几年，你要买备件或备机，提供名牌信息。 二、拆卸观察孔盖 1．观察孔起什么作用？应布置在什么位置及设计多大才是适宜的？ 答： 为了检查齿轮与齿轮（或涡轮与蜗杆）的啮合情况、润滑状况、接触斑点、齿侧间隙、齿轮损坏情况，并向减速器箱体内注入润滑油。 应设置在箱盖顶部的适当位置：孔的尺寸大小以便于观察传动件啮合的位置为宜，并允许手伸入箱体内检查齿面磨损情况。

轴承座的静力学分析

轴承座 轴瓦 轴 四个安装孔径向约束 (对称) 轴承座底部约束 (UY=0) 沉孔上的推力 (1000 psi.) 向下作用力 (5000 psi.) 实体建模 EX1：轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及后处理 练习目的：创建实体的方法，工作平面的平移及旋转，布尔运算（相减、粘接、搭接，模型体素的合并，基本网格划分。基本加载、求解及后处理。 问题描述： 1.1 进入ANSYS ，定义工作名和文件名 File →change jobname :zhouchengzhizuo →OK ；File →change title ：jinglixue →OK 1.2设置计算类型 ANSYS Main Menu : Preferences →select Structural → OK 1.3选择单元类型 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Element T ype →Add/Edit/Delete… →Add… →select solid 92 →OK (back to Element T ypes window) →Close (the Element T ype window) 1.4定义材料参数 ANSYS Main Menu : Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Linear → Elastic →Isotropic →input EX:2.1e11, PRXY:0.3 → OK

Material →exit 1.5生成几何模型 ⑴. 创建机座模型 生成长方体 Main Menu：Preprocessor→Create→Block→By Dimensions→输入x1=0,x2=3, y1=0,y2=1, z1=0,z2=3→OK 平移并旋转工作平面 Utility Menu→WorkPlane→Offset WP b y Increments→X,Y,Z Offsets 输入2.25,1.25,0.75 →Apply→XY，YZ，ZX Angles输入0，－90点击OK。 -创建圆柱体 Main Menu：Preprocessor→Create→Cylinder→ Solid Cylinder→Radius输入0.75/2, Depth输入－1.5→OK。 拷贝生成另一个圆柱体 Main Menu：Preprocessor→Create→Copy→Volume→拾取圆柱体→Apply→DZ输入1.5→OK 从长方体中减去两个圆柱体 Main Menu：Preprocessor→Operate→Boolean→Subtract Volumes→拾取被减的长方体→Apply→拾取减去的两个圆柱体→OK。 使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致 Utility Menu→WorkPlane→Align WP with→ Global Cartesian ⑵创建支撑部分 Utility Menu: WorkPlane → Display Working Plane (toggle on) Main Menu: Preprocessor → Modeling→Create → Volumes→Block → By 2 corners & Z→在创建实体块的参数表中输入下列数值: WP X = 0 WP Y = 1 Width = 1.5 Height = 1.75 Depth = 0.75 →OK

轴承座的静力分析

南昌航空大学实验报告 课程名称：CAD/CAE软件应用实验名称：轴承座的静力分析 指导老师评定：签名： （一）实验目的： 掌握创建实体的方法，工作平面的平移及旋转，布尔运算（相减、粘接、搭接），模型体素的合并，基本网格划分、基本加载、求解及后处理。 （二）实验要求： 1.了解ANSYS的单元类型以及如何选择单元类型。 2.了解ANSYS分网的几种方法，并应用不同方法进行网格划分。 3.轴承座的实体建模、网格划分、加载、求解及其后处理。 （三）实验内容： /PREP7 BLOCK,0,3,0,1,0,3, wpoff,2.25,1.25,0.75 wprot,0,-90 CYL4, , ,0.75/2, , , ,-1.5 FLST,3,1,6,ORDE,1 FITEM,3,2 VGEN,2,P51X, , , , ,1.5, ,0 FLST,3,2,6,ORDE,2 FITEM,3,2 FITEM,3,-3 VSBV, 1,P51X WPCSYS,-1,0 WPSTYLE,,,,,,,,0 BLC4,0,1,1.5,1.75,0.75 KWPAVE, 16 CYL4,0,0,0,0,1.5,90,-0.75 CYL4,0,0,1, , , ,-0.1875 CYL4,0,0,0.85, , , ,-2 FLST,2,2,6,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-2 VSBV,P51X, 3 FLST,2,2,6,ORDE,2 FITEM,2,6 FITEM,2,-7 VSBV,P51X, 5 NUMMRG,KP, , , ,LOW KBETW,7,8,0,RATI,0.5, FLST,2,3,3 FITEM,2,14 FITEM,2,15 FITEM,2,9 A,P51X VOFFST,3,-0.15, , WPSTYLE,,,,,,,,0 FLST,3,4,6,ORDE,2 FITEM,3,1 FITEM,3,-4 VSYMM,X,P51X, , , ,0,0 FLST,2,8,6,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-8 VGLUE,P51X ET,1,SOLID187 MPTEMP,,,,,,,, MPTEMP,1,0 MPDATA,EX,1,,30e6 MPDATA,PRXY,1,, SMRT,6 MSHAPE,1,3D MSHKEY,0 FLST,5,8,6,ORDE,4 FITEM,5,3 FITEM,5,7 FITEM,5,9 FITEM,5,-14 CM,_Y,VOLU VSEL, , , ,P51X CM,_Y1,VOLU CHKMSH,'VOLU' CMSEL,S,_Y VMESH,_Y1 CMDELE,_Y CMDELE,_Y1 CMDELE,_Y2 FINISH /SOL FLST,2,8,5,ORDE,6 FITEM,2,15 FITEM,2,-18 FITEM,2,53 FITEM,2,55 FITEM,2,57 FITEM,2,-58 DA,P51X,SYMM FLST,2,6,4,ORDE,6 FITEM,2,4 FITEM,2,-5 FITEM,2,10 FITEM,2,113 FITEM,2,151 FITEM,2,153 /GO DL,P51X, ,UY, FLST,2,4,5,ORDE,4 FITEM,2,9 FITEM,2,22 FITEM,2,68 FITEM,2,75

船舶与海洋工程结构极限强度分析

船舶与海洋工程结构极限强度分析 【摘要】本文研究了基于简单非线性有限元分析的极限强度计算方法，这种方法适用于船舶与海洋工程等箱型梁结构的极限强度计算。加筋板是主要组成构件。箱型梁可以分为若干加筋板单元和角单元，利用非线性有限元法逐一计算加筋板单元的应力-应变关系曲线，最终得到极限弯矩。同时说明了为了合理评估船舶与海洋工程结构物的安全性，有必要做极限强度分析。 【关键词】极限强度；加筋板；应力应变曲线；非线性有限元 1 概述 极限强度指的是船体结构所能接受的抵抗整体崩溃的最大强度，然而船体结构会在特殊载况或恶劣环境下受到注意增加的外荷载作用，随着荷载的不断增加，船体的主要构件会遭到破坏，手拉部分会因屈服失效，受压部分会发生屈曲失效，这种情况下，船体仍可以继续承受荷载，随着荷载的继续增加，达到屈服和屈曲的构件越来越多，最终无法承受荷载而破坏，这是剖面所承受的荷载就叫做极限荷载，也叫做极限承载力，这就是极限强度，极限强度需要我们来估算，无法得到精确值。 极限状态分析是船舶结构设计的基本任务之一。如何合理的评估初始挠度、几何非线性等对船体的极限承载能力的影响，考虑循环加载作用下的动态损伤过程，需要研制更加简洁、实用、准确的计算方法和计算程序。穿在加载过程中会受到极大地弯矩威胁，如果加压载不当就会出现船体收到的弯矩急剧增加从而使船体受到破坏的影响，甚至会出现更加严重的后果。 2 船舶与海洋工程结构极限强度分析 船舶与海洋工程结构极限强度的计算是最复杂、计算量最大的一部分，它包含多种三维结构构件，崩溃形式也包含塑性变形和构件屈曲的多种形式组合，所以说有限元分析计算是获得船体模块极限强度最精确的一种方法。然而这种方法计算量非常庞大，费用高。所以这种方法很少被应用在实际中，现如今运用最多的还是传统的逐步破坏法。通过分析逐步破坏法可以得到，在整个船体模块中，存在一个相邻横向钢架之间的临界分段，由于它的破坏就会把船体结构的极限强度合理的简化为计算船体某一部分的极限强度，即可以简化运算又能保证计算结果的准确性。 逐步破坏分析法，船舶与海洋工程结构的崩溃是一个极其复杂的过程，要想得到它的精确值那是不可能的，这就需要我们采取简化和近似的方法来进行计算。我们主要运用有限元法，也就是我们所说的逐步破坏分析法来进行有限元的模拟分析，得出加筋板单元的应力-应变曲线，然后通过逐步破坏法计算整体结构的极限强度。它的基本流程包括分段模型的建立和分段基本假定，我们对船体模块每次只需考虑一个分段，只需要对其中承受较大荷载的分段进行分析，通过

机械设计试验报告2(附答案)

实验二、机械设计课程减速器拆装实验报告 减速器名称班级日期 同组实验者姓名 名称符号 减速器型式及尺寸 齿轮减速器蜗轮减速器大齿轮顶圆(蜗轮外圆)与箱体内壁距离△ 齿轮端面（蜗轮端面）与箱体内壁距离△ 1 轴承安装位置离箱体内壁有多大距离1 2 齿轮传动的齿侧间隙j t0 中心距 第1级a1 第2级a2 齿轮齿数1 Z1 2 Z2 3 Z3 4 Z4 齿轮传动比 第1级i1 第2级i2大齿轮外径 第1级D a2 第2级D a4齿轮法面模数 第1级m n 第2级m n 中心高H

回答下列问题 减速器拆装步骤及各步骤中应考虑的问题 一、观察外形及外部结构 1．起吊装置，定位销、起盖螺钉、油标、油塞各起什么作用？布置在什么位置？ 答： 定位销：为安装方便，箱座和箱盖用圆锥定位销定位并用螺栓连接固紧 起盖螺钉：为了便于揭开箱盖，常在箱盖凸缘上装有起盖螺钉 起吊装置：为了便于吊运，在箱体上设置有起吊装置箱盖上的起吊孔用于提升箱盖箱座上的吊钩用于提升整个减速器 油标：为了便于检查箱内油面高低，箱座上设有油标 油塞：拔下即可注油，拧上是为了防止杂质进入该油箱，常在箱体顶部位置设置油塞 2．箱体、箱盖上为什么要设计筋板？筋板的作用是什么，如何布置？ 答： 原因：为保证壳体的强度、刚度，减小壳体的厚度。 作用：增大减速机壳体刚度。 布置：一般是在两轴安装轴承的上下对称位置分别布置较好。 3．轴承座两侧联接螺栓应如何布置，支承螺栓的凸台高度及空间尺寸应如何确定？ 答： 轴承旁凸台高度h 由低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准。取50mm 轴承旁连接螺栓的距离S 以Md1螺栓和Md3螺钉互不干涉为准尽量靠近一般取S=D。4．铸造成型的箱体最小壁厚是多少？如何减轻其重量及表面加工面积？ 答： 大约10mm左右。减轻重量主要是减少厚度，做加强筋来满足。 5．箱盖上为什么要设置铭牌？其目的是什么？铭牌中有什么内容？ 答： 为了显示型号，基本参数，外国的产品还包含序列号，给厂家提供序列号，可以查到出厂时的所有参数，方便使用维护，比如用了几年，你要买备件或备机，提供名牌信息。 二、拆卸观察孔盖 1．观察孔起什么作用？应布置在什么位置及设计多大才是适宜的？ 答： 为了检查齿轮与齿轮（或涡轮与蜗杆）的啮合情况、润滑状况、接触斑点、齿侧间隙、齿轮损坏情况，并向减速器箱体内注入润滑油。 应设置在箱盖顶部的适当位置：孔的尺寸大小以便于观察传动件啮合的位置为宜，并允许手伸入箱体内检查齿面磨损情况。 2．观察孔盖上为什么要设计通气孔？孔的位置应如何确定？

船舶与海洋结构物结构强度

机密★启用前 大连理工大学网络教育学院 2020年春《船舶与海洋结构物结构强度》 期末考试复习题 ☆注意事项：本复习题满分共：200分。 一、单项选择题（本大题共11小题，每小题2分，共22分） 1、船体结构设计最后一个阶段是（）。 A．初步设计 B．详细设计 C．生产设计 D．分段设计 答案：C 2、船体总纵强度计算中，选取的计算波长与船长的关系是（）。 A．计算波长小于船长 B．计算波长大于船长 C．计算波长等于船长 D．没有关系 答案：C 3、许用应力与结构发生危险状态时材料所对应的极限应力值相比，存在如下哪种关系？（） A．许用应力等于极限应力值 B．许用应力大于极限应力值 C．许用应力小于极限应力值 D．许用应力与极限应力值没关系 答案：C 4、扭矩曲线和扭矩分布曲线的关系为（）。 A．扭矩曲线为扭矩分布曲线的一次积分 B．扭矩分布曲线为扭矩曲线的一次积分 C．扭矩曲线为扭矩分布曲线的二次积分 D．扭矩分布曲线为扭矩曲线的二次积分 答案：A 5、自升式平台着底状态的总体强度计算一般是以哪种工况作为设计工况（） A．拖航工况 B．放桩和提桩工况

C．满载风暴工况 D、桩腿预压工况 答案：C 6、对于半潜式平台，下列哪种工况每一构件上的载荷只有均布载荷和集中载荷（）A．平台满载、静水、半潜吃水 B．平台满载、静水、半潜吃水，但平台有一定升沉运动 C．平台满载、静水、半潜吃水，但平台有一定升沉运动，且平台处于井架大钩有集中载荷时的钻井作业状态 D．平台满载、设计风暴、半潜吃水、横浪，且设计波长等于2倍平台宽度，波峰位于平台中心线上 答案：A 7、平台结构在空气中的重量属于下列哪种载荷（） A．固定载荷 B．活载荷 C．环境载荷 D．施工载荷 答案：A 8、极限弯矩对应的极限状态是以什么量为衡准的（） A．结构受力达到许用应力 B．结构受力达到屈服极限 C．结构受力达到许用应力的0.9倍 D．结构受力达到屈服极限的0.9倍 答案：B 9、已知扭矩为60Nm，在此扭矩作用下扭转角度为0.1弧度。则船体的扭转刚性为（）A．300弧度/（牛米） B．400弧度/（牛米） C．500弧度/（牛米） D．600弧度/（牛米） 答案：D 10、导管架在海上利用驳船运输的过程中受到哪些力的作用（）

轴承座的分析 (1)

广东白云学院 《工程有限元方法》课程结业设计 学生姓名： 学号： 班级： 专业（全称）： 指导教师： 2015 年06月

基于ANSYS的轴承座结构静力学分析 一、轴承座模型描述 图1轴承座实体模型 根据轴承座工作中实际受力情况，在小孔施加径向载荷，大孔施加向下的载荷，轴承座底部施加约束（UY），四个安装孔施加径向约束（对称）。建立轴承座有限元模型，对其进行静力学分析。 二、实体模型的建立 根据该轴承座几何对称性，只需建立轴承座的半个实体对称模型，在进行镜像操作即可。采用自下而上的建模方法创建基座模型。 （1）生成长方体 Main Menu：Preprocessor>Modeling->Create>V olumes->Block>By Dimensions 输入x1=0,x2=60,y1=0,y2=20,z1=0,z2=60 平移并旋转工作平面 Utility Menu>WorkPlane>Offset WP by Increments X,Y,Z Offsets 输入45,25,15 点击Apply XY，YZ，ZX Angles输入0，－90，0点击OK。 创建圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Create>Cylinder> Solid Cylinder Radius输入15/2, Depth输入－30,点击OK。 拷贝生成另一个圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Copy>V olume拾取圆柱体,点击Apply, DZ输入30然后点击OK

从长方体中减去两个圆柱体 Main Menu：Preprocessor>Operate>Subtract V olumes首先拾取被减的长方体，点击Apply,然后拾取减去的两个圆柱体，点击OK。建立的实体模型如图2所示 图2轴承座底座模型 使工作平面与总体笛卡尔坐标系一致 Utility Menu>WorkPlane>Align WP with> Global Cartesian （2）创建支撑部分 Main Menu: Preprocessor -> -Modeling-Create -> -V olumes-Block -> By 2 corners & Z 在创建实体块的参数表中输入下列数值: WP X = 0；WP Y = 20；Width = 30；Height = 35；Depth = 15 创建轴承支撑部分，如图3所示 图3轴承底座与支撑部分

船舶结构强度复习思考题

复习思考题 1.船体强度计算的主要内容是什么？船舶结构 的主要特点是什么？船舶结构主要的骨架型式有哪些？它们的主要优缺点？一般的应用原则是什么？ 2.船舶结构主要的纵向强力构件、横向构件有 哪些？它们的主要作用是什么？ 3.作用在船舶结构上的主要载荷类型有哪些？ 每种类型载荷的典型例子是什么？ 4.船舶结构的主要失效形式有哪些？每种失效 形式的主要影响因素有哪些？ 5.船舶结构设计的一般过程或步骤是什么？ 6.船体梁中剪力和弯矩产生的原因是什么？剪 力和弯矩沿船长分布的特点？典型载荷曲线、剪力曲线、弯矩曲线的绘制。 7.传统静波浪剪力和弯矩标准计算的要点是什 么？中拱、中垂的含义？ 8.熟练掌握典型重力、浮力分布情况下，船体 梁中剪力、弯矩的计算方法。 9.总纵强度校核计算时通常选取哪些计算剖面 进行总纵强度校核？

10.船体总纵弯曲应力沿剖面高度分布的规律是 什么？剖面中最大总纵弯曲拉伸、压缩正应力发生的位置？剖面中最大剪应力发生的位置？ 11.剖面折减、折减系数的概念？为什么要进行 总纵弯曲应力的多次迭代计算？ 12.船体构件多重作用的定性分析，船底构件应 力合成计算剖面的选取分析。 13.船体极限弯矩的基本含义是什么？ 14.熟练掌握简化船体剖面中总纵弯曲正应力、 剪应力的计算。 15.船舶开口剖面剪力中心的位置？船体在哪些 情况下受到扭矩作用？典型扭矩曲线的绘制。 16.翘曲的含义？为提高大开口船舶抗扭刚度采 取什么结构措施比较有效？ 17.典型构件如甲板纵骨、船底纵骨强度、稳定 性计算模型是什么？船底板、甲板板强度、稳定性计算模型是什么？典型板架强度计算模型是什么？ 18.船体骨架附连带板的概念，剪切滞后和带板 宽度？

轴系实验报告

实验报告 实验名称：轴系结构设计与搭接 一、实验目的 1．了解机械传动装置中滚动轴承支承轴系结构的基本类型和应用场合。 2．根据各种不同的工作条件，初步掌握滚动轴承支承轴系结构设计的基本方法。 3．通过模块化轴系搭接实践，进一步掌握滚动轴承支承轴系结构中工艺性、标准化、轴系的润滑和密封等知识。 二、实验内容 轴系类型:蜗杆减速器输入轴轴系结构 方案编号:3-6 三、实验结果 1．轴系结构分析 1)分析轴的各部分结构，形状，尺寸与轴的强度，刚度，加工，装配的关系。 蜗杆和轴一体，且蜗杆位于两轴承（支点）之间，因此蜗杆处弯矩最大。 而轴呈中间大两头小的阶梯状，中间部分即蜗杆处的承载能力最强，因而有利于提高轴的强度。同时中间大两头小便于轴上零件的拆装；另外也能起到定位安装的作用。 2)分析轴上的零件的定位及固定方式。 ●固定端轴承：轴承座凸肩和轴环定位；套筒、端盖固定外圈，圆螺母（止动垫圈） 固定内圈； ●游动端轴承：轴环定位，弹性挡圈固定内圈，外圈由孔用弹性挡圈定位，由套筒和

端盖固定。 ●联轴器：轴肩轴向定位，键切向定位。 3)分析轴承类型，布置和轴承的固定，调整方式。 ●轴承类型：固定端轴承为深沟球轴承6026，游动端轴承为圆柱滚子轴承， 内径均为30mm，外径均为62mm，宽度均为16mm； ●布置：一端固定，一端游动。游动端和固定端分别位于蜗杆两端，联轴 器置于固定端外； ●固定：见上文； ●调整方式：调整固定端调整垫片。 4)分析轴系的装配与拆卸过程。 ●装配过程： a)安装游动端孔用弹性挡圈，再装入圆柱滚子轴承外圈至其与弹性挡圈 接触； b)套入游动端轴承内圈，至其与轴环接触，安装孔用弹性挡圈； c)从游动端将轴装进轴承座。从固定端套入轴承至内圈和轴环接触，拧 紧圆螺母，并用止动垫圈卡紧； d)调整轴的位置，使轴承外圈与轴承座凸肩接触； e)从固定端装入套筒； f)固定端套上调整垫片和带孔端盖，拧上螺钉； g)转动蜗杆，根据松紧程度调整调整垫片的厚度，调整完成后拧紧螺钉； h)游动端依次安装上套筒、调整垫片、端盖，并拧紧螺钉； i)安装平键和半联轴器。 ●拆卸过程： a)取下半联轴器和平键； b)拧下两侧端盖螺钉，取下端盖、调整垫片； c)取下两端套筒； d)将轴伸出轴承座，拧下圆螺母，取下止动垫圈和轴承； e)再从游动端取出轴； f)卸下弹性挡圈和轴承。

船舶结构物强度

思考题 1.依据“建造规范”与依据“强度规范”设计船体结构的方法有什么不同？它们各有何优缺点 答：建造规范：根据规范确定最小尺寸，设计尺寸不应小于最小尺寸 优点：安全、简便。缺点：不易反应具体船舶的特点及新技术成果。 强度规范：又分直接设计和间接设计，前者是依据]/[max σM W =来确定构件尺寸，后者参考母型取定构件尺寸，再计算max σ与][σ相比较，修改尺寸。 优点：合理，反映具体的船舶特点。缺点：计算工作量大 2.为什么要将船体强度分为“总强度”和“局部强度”？其中“局部强度”与“局部弯曲”的含义有何不同？ 答：总强度是把整个船体看做一个整体来研究其强度，局部强度是研究组成船体的某些部分结构、节点及其组成构件的强度问题，一般在总强度校核已进行的前提下，对局部强度进行分析，以确定结构布置原则和决定构件尺寸。局部弯曲是考虑将总纵弯曲应力计入的总应力，而局部强度还得将总应力与][σ相比较，进行强度校核。 3.如何获得实际船舶的重量分布曲线？ 答：通常将船舶重量按20个理论站距分布（民船尾－首，军船首－尾编排），用每段理论站距间的重量作出阶梯形曲线，并以此来代替重量曲线。作梯形重量曲线时，应使每一项重量的重心在船长方向坐标不变，其重量分布范围与实际占据的范围应大致对应，而每一项理论站距内的重量则当做是均匀的。最终，重量曲线下所包含的面积应等于船体重量，该面积的形心纵向坐标应与船体重心的纵向坐标相同。 4.说明计算船舶静水剪力、弯矩的原理及主要步骤。 答：原理：认为船是在重力、浮力作用下平衡于波浪上一根梁 步骤：（1）确定平衡水线位置（2）根据梯形法、围长法等得出船舶重量分布曲线w(x)，根据邦戎曲线得出某一吃水下的浮力曲线b （x ），计算载荷曲线q(x)=w(x)-b(x)，根据∫=x dx x q x N 0)()(计算船舶静水剪力，∫∫=x x dxdx x q x M 00)()(计算静水弯矩 5.“静置法”对计算波浪的波型、波长、波高以及与船舶的相对位置作了怎样的规定？ 答：对于“静置法”，标准波浪的波形取为坦谷波，计算波长等于船长，波高则随波长变化。波船相对位置：中拱（波峰在船舯）和中垂（波谷在船舯）两种典型状态。 6.按照“静置法”所确定的载荷来校核船体总纵强度，是否反映船体的真实强度，为什么？答：按照静置法所确定的载荷来校核船体总强度，不反映船体的真实强度，因为海浪是随机的，载荷是动态的，而且当L 较大时载荷被夸大，但具有相互比较的意义 7.依据ｑ－Ｎ－Ｍ关系解释在中拱和中垂波浪状态下，通常船体波浪弯矩总是舯剖面附近最大，这一结论是否适用于静水弯矩？ 答：适用于静水弯矩，将船近似为自由－自由梁，受垂向载荷作用，易知船体弯矩是舯剖面附近最大 8.在初步设计阶段，如何应用“弯矩系数法”来决定船体的最大波浪弯矩和剪力？ 答：在初步设计阶段，通过参考母型船，估计一个主尺度D 、L ，在中拱、中垂两种情况下，由max )/(w M DL K =，得出K DL M w /)(max =其中中垂K ，中拱K 的值约15－35，而max )(w N 由max )(w N =L M w /)(5.3max 得出

船体结构分析

第一章绪论 §1-1船舶结构力学的内容与任务 船舶是一个复杂的水上工程建筑物。它航行于江河湖海，担负着运输、生产、战斗及其他各种任务。我国有漫长的海岸线，无数的内河湖泊，还有广阔富饶的海疆，为此就需要大量的、各种类型的船舶来从事各方面的工作，为社会主义革命和建设服务。 为了保证船舶能很好地完成上述任务，船舶应具有良好的航行性能、工作性能和具有一定的强度。 船舶具有一定的强度，是指船体结构在正常的使用过程和一定的使用年限中具有不破坏或不发生过大的变形的能力，以保证船舶能正常地工作。由于一般船舶的经常工作状态是航行状态，因此设计人员应首先保证船舶在航行状态有足够的强度。 船在海洋中航行，它所受到的外力是相当复杂的。这个外力除了船的载重和装备等重量以外，主要就是水作用于船体的力。除非船是静置于水中，否则船上受到的力总是动力。动力包括水动压力、冲击力以及船在运动中的惯性力等等。这些力显然取决于海面的情况，波浪的大小(即所谓环境条件)，并且还是随机性的，这样就使得船体外力的确定显得相当复杂了。 尽管如此，人们通过长期的生产实践，分析了船体受力和变形的主要特征，认为在考虑船体强度问题时，首先把船整体当作一根梁来研究是合理的。这时将船——或者如一些文献中所说，将“船体梁”’(ship hull girder)静置于静水中或波浪上，计算在船纵向(船长方向)分布的重力与浮力作用下的弯曲变形与应力。这种将船作为一整体来研究的强度问题就叫做船体的“总纵强度”或简称为“总强度”问题，如图1-l，图中(a)称为“中拱状态”(hogging condition)；(b)称为“中垂状态”(sagging conation)。长期以来，总强度一直是船体强度校核的主要方面。 除了总纵强度以外，船体的横向构件(如横梁、肋骨、肋板等)及船体的局部构件(如船底板及底纵桁等)也会因局部荷重而发生变形或受到破坏，因此亦需研究这些横向构件或局部构件的强度问题。这类问题通常称为“横向强度”问题或“局部强度”问题，如图1-2及图1-3，以便与前述的总纵强度问题有所区别。 把船舶静置于波浪上或静水中，按简单梁的弯曲理论来研究总纵强度当然是初步的。因此随着时间的推移，人们的认识在总强度的基础上逐步提高，从而使船体强度的计算更接近 于实际。首先提出来的是稳定性问题。十九世纪后期，由于船舶尺度的增加，发现船在总弯曲时船体受压的构件(主要是中垂状态时的上层甲板)常常会因为受压过度而丧失稳定性，这样就大大减低了船体抵抗总弯曲的能力。因此在总强度计算的同时，稳定性问题就被提了出来。亦就是说，我们在研究船体总强度的时候，必须要考虑受压构件是否有失稳现象，并要分析构件失稳后的应力再分配问题，这样才能正确地反映船体总强度的承载能力。

船舶强度与结构设计的复习题

复习题 第一章（重点复习局部载荷分配、静水剪力弯矩的计算绘制） 1、局部载荷是如何分配的？ （2理论站法、3理论站法以及首尾理论站外的局部重力分布计算） P P P =+21 a P L P P ?=?+)(2 121 由此可得： ?? ? ?? ?? ?-=?+=)5.0()5.0(21L a P P L a P P 分布在两个理论站距内的重力 2、浮力曲线是如何绘制的？ 浮力曲线通常按邦戎曲线求得，下图表示某计算状态下水线为W-L 时，通常 根据邦戎曲线来绘制浮力曲线。为此，首先应进行静水平衡浮态计算，以确定船舶在静水中的艏、艉吃水。

帮戎曲线确定浮力曲线 3、M、N曲线有何特点？ (1) M曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的弯矩应为零，亦即弯矩曲线在端点处是封闭的。此外，由于两端的剪力为零，即弯矩曲线在两端的斜率为零，所以弯矩曲线在两端与纵坐标轴相切。 (2) N曲线：由于船体两端是完全自由的，因此艏、艉端点处的剪力应为零，亦即剪力曲线在端点处是封闭的。在大多数情况下，载荷在船舯前和舯后大致上是差不多的，所以剪力曲线大致是反对称的，零点在靠近船舯的某处，而在离艏、艉端约船长的1/4处具有最大正值或负值。 5、计算波的参数是如何确定的？ 计算波为坦谷波，计算波长等于船长，波峰在船舯和波谷在船舯。 采用的军标GJB64.1A中波高h按下列公式确定： 当λ≥120m时， 当60m≤λ≤120m时，当λ≤60m时， 20 λ = h（m） 2 30 + = λ h（m） 1 20 + = λ h（m） 6、船由静水到波浪中，其状态是如何调整的？ 船舶由静水进入波浪，其浮态会发生变化。若以静水线作为坦谷波的轴线，当船舯位于波谷时，由于坦谷波在波轴线以上的剖面积比在轴线以下的剖面积小，同时船体中部又较两端丰满，所以船在此位置时的浮力要比在静水中小， 因而不能处于平衡，船舶将下沉ξ值；而当船舯在波峰时，一般船舶要上浮一些。 另外，由于船体艏、艉线型不对称，船舶还将发生纵倾变化。 7、麦卡尔假设的含义。 麦卡尔方法是利用邦戎曲线来调整船舶在波浪上的平衡位置。因此，在计算 时，要求船舶在水线附近为直壁式，同时船舶无横倾发生。根据实践经验，麦 卡尔法适用于大型运输船舶。 第二章 （重点复习计算剖面的惯性矩、最小剖面模数是如何的计算、折减系数、极限弯矩的计算）1、危险剖面的确定。 危险剖面： 可能出现最大弯曲应力的剖面，由总纵弯曲力矩曲线可知，最大弯矩一般在 船中0.4倍船长范围的，所以计算剖面一般应是此范围内的最弱剖面—既有最大

[整理]《航空发动机结构分析》思考题答案.

《航空发动机结构分析》 课后思考题答案 第一章概论 1.航空燃气涡轮发动机有哪些基本类型？指出它们的共同点、区别和应用。 答： 2.涡喷、涡扇、军用涡扇分别是在何年代问世的？ 答：涡喷二十世纪三十年代（1937年WU；1937年HeS3B）； 涡扇 1960~1962 军用涡扇 1966~1967 3.简述涡轮风扇发动机的基本类型。 答：不带加力，带加力，分排，混排，高涵道比，低涵道比。 4.什么是涵道比？涡扇发动机如何按涵道比分类？ 答：（一）B/T，外涵与内涵空气流量比； （二）高涵道比涡扇（GE90），低涵道比涡扇（Al-37fn） 5.按前后次序写出带加力的燃气涡轮发动机的主要部件。 答：压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、喷管。 6.从发动机结构剖面图上，可以得到哪些结构信息？ 答： a)发动机类型 b)轴数 c)压气机级数 d)燃烧室类型 e)支点位置 f)支点类型 第二章典型发动机 1.根据总增压比、推重比、涡轮前燃气温度、耗油率、涵道比等重要性能指标，指出各代涡喷、涡扇、军用涡扇发动机的性能指 标。 答：涡喷表2.1 涡扇表2.3 军用涡扇表2.2

2.al-31f发动机的主要结构特点是什么？在该机上采用了哪些先进技术？ 答：AL31-F结构特点：全钛进气机匣，23个导流叶片；钛合金风扇，高压压气机，转子级间电子束焊接；高压压气机三级可调静子叶片九级环形燕尾榫头的工作叶片；环形燃烧室有28个双路离心式喷嘴，两个点火器，采用半导体电嘴；高压涡轮叶片不带冠，榫头处有减振器，低压涡轮叶片带冠；涡轮冷却系统采用了设置在外涵道中的空气-空气换热器，可使冷却空气降温125-210*c；加力燃烧室采用射流式点火方式，单晶体的涡轮工作叶片为此提供了强度保障；收敛-扩张型喷管由亚声速、超声速调节片及蜜蜂片各16式组成；排气方式为内、外涵道混合排气。 3.ALF502发动机是什么类型的发动机？它有哪些有点？ 答：ALF502，涡轮风扇。优点： ●单元体设计，易维修 ●长寿命、低成本 ●B/T高耗油率低 ●噪声小，排气中NOx量低于规定 第三章压气机 1.航空燃气涡轮发动机中，两种基本类型压气机的优缺点有哪些？ 答：（一）轴流压气机增压比高、效率高单位面积空气质量流量大，迎风阻力小，但是单级压比小，结构复杂； （二）离心式压气机结构简单、工作可靠、稳定工作范围较宽、单级压比高；但是迎风面积大，难于获得更高的总增压比。 2.轴流式压气机转子结构的三种基本类型是什么？指出各种转子结构的优缺点。 答 3.在盘鼓式转子中，恰当半径是什么？在什么情况下是盘加强鼓？ 答：（一）某一中间半径处，两者自由变形相等联成一体后相互没有约束，即无力的作用，这个半径称为恰当半径；（二）当轮盘的自由变形大于鼓筒的自由变形；实际变形处于两者自由变形之间，具体的数值视两者受力大小而定，对轮盘来说，变形减少了，周向应力也减小了；至于鼓筒来说，变形增大了，周向应力增大了。 4.对压气机转子结构设计的基本要求是什么？ 答：基本要求：在保证尺寸小、重量轻、结构简单、工艺性好的前提下，转子零、组件及其连接处应保证可靠的承受载荷和传力，具有良好的定心和平衡性、足够的刚性。 5.转子级间联结方法有哪些 答：转子间：1>不可拆卸，2>可拆卸，3>部分不可拆部分可拆的混合式。 6.转子结构的传扭方法有几种？答： a)不可拆卸：例，wp7靠径向销钉和配合摩擦力传递扭矩； b)可拆卸：例，D30ky端面圆弧齿传扭； c)混合式：al31f占全了；cfm56精制短螺栓。 7.如何区分盘鼓式转子和加强的盘式转子？

ANSYS轴承座静力学分析

轴承座的实体建模及静力学仿真分析 学院名称： 机械工程学院 专 业： 车辆工程 班 级： 10车辆1W 学 号： 10326103 姓 名： xxx 指导教师姓名： xxx 指导教师职称： 讲师 二〇一三 年 六 月 JIANGSU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 本科毕业设计（论文）

目录 序言 (2) 第1章课题分析与方案论证 (3) 1.1课题任务分析 (2) 第2章分析过程 (5) 2.1 实体建模 (4) 2.2 单元类型选择及网格划分 (7) 2. 3 加载及约束及后处理 (9) 总结 (12) 致谢 (14)

序言 1970年，Doctor John Swanson博士洞察到计算机模拟工程应该商品化，于是创立了ANSYS公司，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。30年来，ANSYS 公司致力于设计分析软件的开发，不断吸取新的计算方法和技术，领导着世界有限元技术的发展，并为全球工业广泛接受，其50000多用户遍及世界。 ANSYS软件的第一个版本仅提供了热分析及线性结构分析功能，像当时的大多数程序一样，它只是一个批处理程序，且只能在大型计算机上运行。 20世纪70年代初。ANSYS软件中融入了新的技术以及用户的要求，从而使程序发生了很大的变化，非线性、子结构以及更多的单元类型被加入到子程序。70年代末交互方式的加入是该软件最为显著的变化，它大大的简化了模型生成和结果评价。在进行分析之前，可用交互式图形来验证模型的几何形状、材料及边界条件；在分析完成以后，计算结果的图形显示，立即可用于分析检验。 今天软件的功能更加强大，使用更加便利。ANSYS提供的虚拟样机设计法，使用户减少了昂贵费时的物理样机，在一个连续的、相互协作的工程设计中，分析用于整个产品的开发过程。ANSYS分析模拟工具易于使用、支持多种工作平台、并在异种异构平台上数据百分百兼容、提供了多种耦合的分析功能。 ANSYS公司对软件的质量非常重视，新版的必须通过7000道标准考题。业界典范的质保体系，自动化规范化的质量测试使ANSYS公司于1995年5月在设计分析软件中第一个通过了ISO9001的质量体系认证。 ANSYS公司于1996年2月在北京开设了第一个驻华办事机构，短短几年的时间里发展到北京、上海、成都等多个办事处。ANSYS软件与中国压力容器标准化技术委员会合作，在1996年开发了符合中国JB4732-95国家标准的中国压力容器版。作为ANSYS集团用户的铁路机车车辆总公司，在其机车提速的研制中，ANSYS软件已经开始发挥作用。

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧 陈有芳、章伟星 中国船级社北京科研所

船舶结构强度有限元计算分析中的技巧 Skills of Ship Structural Strength Analysis By FEM 陈有芳、章伟星 （中国船级社北京科研所） 摘要：在对船舶结构进行有限元计算分析和评估中，一般采用的是舱段板梁模型，不可避免要面临应力的选取问题。对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，我们在评估中一般采用中面应力作为工作应力，中面应力应该是上下表面应力的平均，如果在实际操作中采用上下表面应力的平均的方法来得到中面应力，将比较麻烦，也不直观。本文对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法以及如何在MSC.Patran中如何得到中面应力的技巧做一介绍，供船舶结构分析工程师参考使用。并做了一些测试和分析。 关键词：船舶结构有限元强度中面应力 MSC.Patran Abstract: In analyzing and evaluating of ship structures by FEM, a plate-beam FE model within holds is generally used and it is unavoidable to solve how to select the stress used. For bending plate, the output stresses include the stresses of up-surface and lower-surface, but in ship structure strength analysis, the mid-surface stress is used as applied stress in general. As we know, the mid-surface stress is the average value of up-surface stress and the lower-surface stress. It is discommodious to obtain the mid-surface stress by the up-surface stress and lower-surface stress in practice. The paper introduces the theory and method of using the mid-surface stress as the applying stress in ship structure strength analysis, and the skills about how to obtain the mid-surface stress in MSC/PATRAN. Some tests and analysis have also been carried in this paper. Keys:Ship Structure Finite Element Strength Mid-surface Stress MSC.patran 1 概述 一般来讲，对承受面外压力的板进行强度校核时，应对板的上下表面应力进行校核，相应的强度标准也是对应的上下表面应力，这些均应该建立在能对板的应力精确计算的基础上。在工程应用上，强度标准建立在相对假设的基础上的，即所谓的相对强度标准，所采用的强度标准也应该根据所采用的强度理论和采用的有限元模型简化程度来选取对应的应力。

船舶强度与结构设计大作业(二)

船舶总纵强度计算 班级：船海1301 姓名：禹宗昕 学号：U201312263 完成日期：2016.4.18 一．计算依据 1.横剖面图和尺寸 图1.1 横剖面图和尺寸 注：6,18分别为全部的甲板纵骨和船底纵骨；20,21分别为统一水平高度的加强筋。 2.计算载荷 中垂，计算弯矩M=9.0×107N·m 3.船体材料 计算剖面所有的构件均采用低碳钢，屈服极限σr=350N/mm2 4.总纵弯曲许用应力[σ]=0.5σr 二．总纵弯曲正应力

1.总纵弯曲正应力第一次近似计算 剖面简图如上图所示，和图中编号对应的各强力构件尺寸已表明。第一次近似总纵弯曲应力的计算在下表中完成，参考轴取在基线处。 表2.1 总纵弯曲正应力第一次近似计算 第一次近似中和轴参考轴（基线）距离： Δ=2275.61/1756.59=1.580 m 船体剖面对水平中和轴的惯性矩为 I=2*[9928.905+154.262-Δ2 *1756.59]=11394.7448 cm2m2 总纵弯曲应力为 σi=M/I*Z i*10 N/mm2 2.临界应力计算 因为处于中垂状态，下面只列出了中和轴以上部分受压板，纵骨，纵桁的临界应力。 （1）纵骨架式板格按下式计算： σcr=76*（100t/b）2 N/mm2 表2.2.1 纵骨架式板格临界应力计算 （2）.纵骨剖面要素及临界应力计算入下表，其中欧拉临界应力计算式： σcr=π2Ei/a2（f+b e t）N/mm2 式中，a为实肋板间距，a=120cm，b e为带板宽度平均值 b=40cm < a/6 =20cm, 因而带板的计算依据a/6. 带板受到压缩应力大于临界应力时应做折减，带板宽度按下式确定： b e=a/6/2*（1+φ） 带入可得，