热-机载荷下系泊头圆筒的数值分析

发布时间：2021-11-07 10:17

　　针对塔架软刚臂单点系泊系统所采用的系泊头圆筒进行理论与Abaqus有限元分析。理论推导出系泊头圆筒的最佳弹塑性界面半径和最佳自增强压力,考虑温度载荷并分为平面应变模型和轴对称模型两种情形对系泊头圆筒受力后的弹塑性应力分布进行有限元数值分析。系泊头圆筒的工作环境温度为（-40～80）℃,圆筒的应力分布与工作环境温度、外部载荷及径比系数等参数有关。在对温度载荷仿真模拟分析中采用重启分析技术以节省计算时间。结果表明:系泊头圆筒应力分布与工作环境温度、外部载荷及滑动轴承厚度等参数存在非线性关系。系泊头圆筒受内压的两主应力分量沿半径方向随着半径的增大周向应力先增大后减小,而径向应力的大小却逐渐减小。 

【文章来源】：机械设计与制造. 2020,(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

系泊头圆筒

系泊头是连接系泊刚臂与上部组块的部件，如图1所示。包含一个横摇轴承和两个纵摇轴承，在传递系泊力的同时，还需要适应船体在各种风、浪、流、冰等载荷下的横摇与纵揺运动。系泊头圆筒为厚壁圆筒结构，如图2所示。其承受由系泊压力产生的重载荷，故需要研究其弹塑承载能力及采用自增强时的最佳的自增强压力，其采用服从米泽斯屈服条件的理想弹塑性材料42CrMo，材料属性，如表1所示。以CATIAV5R20为三维建模平台、Abaqus为仿真分析平台，分两种情形对系泊头圆筒受力后的弹塑性应力分布进行理论分析计算与有限元数值分析，并考虑温度载荷对两个主应力的影响：圆筒的长度无限长即可以简化为平面应变模型；圆筒的长度为600mm即可以简化为轴对称模型。图2 系泊头圆筒

弹性层残余应力分量为：由式（8）、式（9）并根据弹塑性层的边界条件可知σr为从圆筒内壁表面塑性扩展至半径b处时，任意位置上r的径向应力，当r=ri，σr=-p，此时的内压即为自紧增强技术使塑性扩展至b时的压力，称之为自紧增强压力pA。

【参考文献】：
期刊论文
[1]热预应力自增强厚壁圆筒研究[J]. 朱瑞林,朱国林.  机械工程学报. 2016(17)
[2]热—机载荷下厚壁圆筒自增强压力与安全性分析[J]. 郑小涛,轩福贞.  机械工程学报. 2010(16)
[3]考虑材料强化效应的超高压容器最佳自增强设计[J]. 徐一凡.  机械设计与制造. 1993(03)
[4]承受内压和温度的厚壁圆筒的安定分析[J]. 刘信声,冯西桥,张国政.  机械工程学报. 1992 (05)



本文编号：3481673