船用绞缆机零部件强度及疲劳分析

发布时间：2017-07-20 00:07

  本文关键词：船用绞缆机零部件强度及疲劳分析

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【摘要】：随着国家大力发展海洋事业,船舶工业也正朝着大型化、高技术含量方向发展,而作为船舶系统重要的配套设备——锚绞机,它对船舶安全运行起着非常关键的作用。传统的产品设计主要考虑零件的静强度,但为了满足现代产品设计要求,需要将疲劳寿命作为产品设计的一项重要标准,并能准确地预测产品在服役期间的疲劳损伤情况。研究对象是锚绞机,主要用软件对锚绞机中的重要零件主轴和卷筒等零件进行失效分析。主要研究内容如下：首先应用近代力学理论分析主轴在不同工况下的受力情况,确定主轴各工况下应力分布及最大应力位置；对于卷筒采用欧拉递减公式和线性递减方式进行筒体的单层及多层缆绳作用下的力学分析,并得到多层缆绳作用下侧板的载荷值。接着对绞缆机建立多体仿真模型,并柔性化主轴模块得到绞缆机刚柔耦合模型,按绞缆机工作的四个工况进行仿真分析得到主轴载荷时间历程曲线。接着建立主轴和卷筒的有限元模型,按照工作负载以及支持负载对不同工况下的主轴和卷筒进行静力学有限元分析,得到主轴和卷筒的应力应变分布情况,通过试验得出卷筒筒体受力规律：基于圆柱薄壳理论就卷筒模块进行稳定性分析,可以知道卷筒屈曲临界载荷值。最后以名义应力法为基础,通过理论公式确定材料的S-N曲线,对多体仿真得到的载荷应用雨流计数法统计处理,结合Miner线性累积损伤法则在疲劳分析软件nCode DesignLife中进行零件疲劳寿命预测,确定主轴和卷筒疲劳薄弱区域。
【关键词】：绞缆机 多体仿真 有限元分析 稳定性 疲劳寿命
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 选题的意义和应用前景7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.3 疲劳分析发展历史及应用9-11
• 1.4 本文研究的主要内容11-12
• 2 锚绞机基本知识及理论分析12-25
• 2.1 锚绞机基本知识12-13
• 2.2 绞缆机零件理论分析13-24
• 2.2.1 主轴理论分析13-17
• 2.2.2 卷筒理论计算17-23
• 2.2.3 绞缆机卷筒的强度分析23-24
• 2.3 本章小结24-25
• 3 船用绞缆机多体动力学分析25-39
• 3.1 虚拟样机技术及ADAMS软件介绍25-27
• 3.2 ADAMS多体动力学基本理论27-29
• 3.3 船用绞缆机多体动力学模型建立29-36
• 3.3.1 绞缆机主轴柔性体建模29-31
• 3.3.2 ADAMS中缆绳的建模31-34
• 3.3.3 绞缆机的虚拟样机零件间关系34-36
• 3.4 绞缆机多体动力学仿真及结果分析36-38
• 3.4.1 主轴轴承载荷36-38
• 3.4.2 主轴在离合器处载荷38
• 3.5 本章小结38-39
• 4 绞缆机零部件有限元分析39-60
• 4.1 有限元分析相关理论39-42
• 4.2 绞缆机主轴有限元分析42-47
• 4.2.1 主轴键槽应力理论计算42-43
• 4.2.2 工作负载下主轴有限元分析43-45
• 4.2.3 支持负载主轴有限元分析45-47
• 4.3 绞缆机卷筒有限元分析47-52
• 4.3.1 单层缆绳作用卷筒有限元分析47-50
• 4.3.2 多层缆绳作用卷筒有限元分析50-51
• 4.3.3 支持负载卷筒有限元分析51-52
• 4.4 绞缆机卷筒应力试验研究52-55
• 4.4.1 电阻应变片工作原理及电测电路原理52-53
• 4.4.2 测试系统和测点布置53-54
• 4.4.3 卷筒应力测试结果分析54-55
• 4.5 绞缆机卷筒的屈曲分析55-59
• 4.5.1 卷筒稳定性的理论计算方法56-58
• 4.5.2 绞缆机卷筒屈曲分析58-59
• 4.6 本章小结59-60
• 5 绞缆机零件疲劳寿命分析60-73
• 5.1 疲劳的基本知识60-64
• 5.2 主轴疲劳寿命分析64-70
• 5.2.1 主轴S-N曲线确定及修正64-66
• 5.2.2 平均应力对疲劳寿命的影响66-67
• 5.2.3 主轴疲劳载荷设置67-68
• 5.2.4 主轴疲劳仿真模型建立68-69
• 5.2.5 疲劳结果分析69-70
• 5.3 卷筒疲劳寿命分析70-72
• 5.4 本章小结72-73
• 6 总结与展望73-75
• 6.1 全文总结73
• 6.2 工作展望73-75
• 致谢75-76
• 参考文献76-80
• 附录80

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本文编号：565406