一种新型深海耐压观察窗的应力分析与优化

大深度耐压开口结构的设计问题是深海探测装备研制过程中的关键技术之一。开口结构观察窗的受力变形是设计开口结构的基础。为使观察窗的内应力场、应变场和位移场均布,采用新型观察窗结构,从而在理论和计算两个方面进行探索,给出更为合理的应力计算公式,并探索了观察窗结构的优化设计问题。     

低温风洞观察窗设计与静力学分析

低温风洞在航空航天领域具有重要的战略地位,而低温观察窗作为低温风洞的可视化观测设备,其作用是为风洞内部流场的可视化观测装置提供清晰、可靠的光路通道.以某型连续式跨声速低温风洞的观察窗为研究对象,基于风洞设计输入条件,对观察窗结构进行了理论设计,确定了观察窗座板、石英玻璃、有机玻璃、防护板等关键部件的结构尺寸参数.在此基础上,采用有限元数值计算方法对观察窗进行了静力学分析,结果表明:设计的观察窗结构具有足够的安全系数,满足低温风洞运行的强度要求,对中国大型低温风洞的观察窗设计建设具有重要的借鉴意义.     

基于有限元法的复杂结构的损伤容限分析

飞机上简单结构,可以通过工程方法或是全机有限元内力解结果,进行损伤容限分析.但是,对于复杂结构,例如机身的大开口(旅客观察窗开口,登机门开口等)、气密波纹板,还有一些复杂连接,必须要建立有限元细化模型计算应力,进行损伤容限评估.通过1个算例介绍借助HYPERMESH建立细化的有限元模型,模拟结构受载情况.通过NASTRAN软件进行求解.得到的应力与工程方法的结果进行比较,结果表明方法切实可行,而且结果正确,最后运用NASGRO软件进行损伤容限分析.     

我国深海石油装备产业链发展研究

发展深海石油装备产业,提升深海油气资源开发能力有助于缓解我国不断攀升的原油对外依存度。深海石油装备产业链涉及面广、产品技术含量高,产业发展需要跨产业的多方主体通力合作。当前松散的、垄断的、低水平重复的产业生态环境严重阻碍了我国深海石油装备的技术开发和产业素质提升。强化产业发展的政策扶持、培育产业发展的市场环境、促进专业人才的培养开发、提升科研深度强化合作以及构建信息共享平台是促进我国深海石油装备产业链发展的有力举措。     

深海采矿发展现状及我国深海采矿船需求分析

该文通过比较深海矿产资源的分布特性、国内外深海采矿方式及系统特点,介绍了国内外深海采矿装备发展现状,并提出现阶段研发水面支持船的紧迫性。基于现有最通用的深海采矿模式,归纳了深海采矿水面支持船开发的难点及需要解决的关键技术,提出了深海采矿船设计的基本思路。     

浅谈我国深海石油勘探的现状及发展前景

随着世界经济的发展,能源需求不断增加。在市场需求压力和高油价的驱使下,未来全球海洋油气勘探开发将继续较快增长,投资不断增加,海上油气产量继续增长,勘探开采作业海域范围和水深不断扩大,我国也加大了深海能源的勘探力度,但与发达国家相比仍存在很大的差距。本文主要简述了我国深海石油工程行业的现状,指出我国海洋石油装备技术与发达国家相比存在的差距或不足,并结合当前实际,从海洋平台装备、海洋钻修井装备、水下生产装备等3个方面,对国内海洋石油装备技术的发展前景进行了展望。     

2020年深海潜水器热点回眸

 2020年,国内外在深海装备研发领域取得显著的进展。围绕载人/无人潜水器的研发,重点介绍了2020年国际和国内的研究热点和亮点工作,分析了中国海洋技术所处的国际地位,并对中国深海潜水器领域未来的发展方向提出了建议。     

长寿命高可靠性焊接结构

现代装备结构的设计与成形制造面临着极端复杂环境和长寿命安全服役的双重挑战,焊接接头因其自身特性一直是焊接结构可靠性的最薄弱环节.本文以火电蒸汽管道和深海油气管道等能源装备中的主管道为对象,针对主管道在极端复杂环境下服役安全所面临的共性问题,以管道失效的材料微观损伤机制为基础,提出了协同提升应对复杂环境的焊接接头综合性能的组织调控原理,创建了含缺陷管道服役寿命的精准预测理论,并形成标准,从而构建了材料-接头-结构一体化的长寿命高可靠性焊接结构设计、成形与评价理论及技术体系.     

我国海洋高技术整体水平得到较大提升

我国海洋技术特别是深海技术研发投入晚,提高深潜装备国产化水平,形成完备的作业能力与有效的运行管理机制,加大对深海生物资源探查缺乏技术和装备的支持,进行有效的科学研究和资源的开发利用,对实现我国海洋技术的跨越式发展意义重大。本刊综合报道了《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》实施以来,我国海洋技术领域的进展和成效,以及许多专家就未来发展提出的政策建议。     

国产海底地震探测装备技术研发与应用

为研究深部壳幔结构、海底地震活动性和实现地震海啸预警,需要在海底布设海底地震仪开展地震观测。深海海底地震仪因涉及地震传感器、深水水听计、声学换能器与耐压封装等先进国际技术,中国高性能深海海底地震仪长期是空白。对此,中国科学院地质与地球物理研究所通过多年持续核心技术攻关和多次深海试验验证,解决了数字调零宽带地震传感技术、全海深陶瓷压电水听传感技术、软硬协同优化低功耗采集技术和万米高可靠性释放回收技术等关键技术难题,自主成功研发了包括便携式海底地震仪、宽频带海底地震仪与实时海底地震仪等系列海底地震探测装备(型号为IGG-OBS)。实验结果表明：自主研发的IGG-OBS仪器装备达国际先进水平;近年来在多个科考航次中发挥支撑作用,总计投放达1 400余台次,综合回收率大于90%;通过在洋中脊、海山、俯冲带等多种复杂海底区的实际观测,数据质量合格率>98%,具备复杂构造成像能力,已进入实质性应用阶段,为中国深海科考、大洋调查及近海灾害预警监测等提供了关键技术支撑。     

Earthquake Disaster Simulation for an Urban Area, with GIS, CAD,FEA, and VR Integration

For a disaster whose scale includes an urban area, it is difficult to be studied with physical experiments. Numerical simulation is found a very efficient tool for such problem. This paper aims at developing an integrated urban earthquake simulation system (UESS) that uses GIS as the model source, CAD as the model generating tools, FEA as damage prediction, and virtual reality (VR) as the post-process platform. An automatic procedure was developed to buildup the 3D structural model of buildings in an urban area, as well as to simulate their earthquake performances, from the digital map of GIS. And the simulation results were presented in an integrated interface with a GIS view-port for position finding, a CAD view-port for 3D structural damage identification, and a VR view-port for 3D dynamic structural vibration display. An urban example with more than 7000 buildings was select to demonstrate the feasibility of proposed system.     

载人潜水器耐压壳体结构疲劳可靠性分析

为保障深海环境下载人潜水器正常工作和潜水员生命安全，以4500 m级载人潜水器的耐压壳体为研究对象，基于结构可靠性理论和有限元分析方法进行疲劳分析，基于应力 干涉模型对疲劳可靠性进行计算。计算结果显示，壳体在使用周期4000次内是安全的，考虑壳体开口处应力集中的影响，其疲劳可靠度指标由4.555 2降低至2.034 5，在载人潜水器耐压壳体结构设计时，应采取必要的加强措施减小开口位置的应力集中。该研究为载人潜水器耐压壳体的结构设计和疲劳寿命估算提供了理论依据。     

高速公路分车道荷载差异及其响应特性

为研究我国高速公路各车型分车道行驶的交通规则对分车道荷载及其响应的影响,选取实测的单向两车道、三车道和四车道的动态称重(WIM)数据,首先统计了各车型对车道的选择概率;然后,对比了分车道交通流量及荷载分布的差异;最后从车重极值、荷载响应极值、荷载响应损伤累积三方面研究了分车道行驶对桥面结构局部设计、桥梁整体设计和桥梁疲劳设计的影响.研究表明,各车型对车道具有特定的选择概率,分车道在车型组成、交通流量及荷载分布上显著差别.不同车道数时,分车道的外推车重极值存在差别,桥面结构局部设计用车辆荷载模型应据此进行车道修正.分车道荷载响应极值的比值及等效应力幅的比值均不为1,说明分车道最不利荷载响应及疲劳损伤累积效应都不相同,桥梁的整体设计和疲劳设计应该考虑这些特性.     

基于Delphi与MATLAB相结合的动应力数据统计分析系统开发

在轨道车辆结构疲劳寿命研究的基础上,将面向对象编程软件Delphi与数据计算软件MTLAB相结合,研究开发出一套可应用于结构应力数据分析的数据处理系统,包含了从原始应力数据到最终疲劳寿命估计的各主要环节,重点研究了实测动应力的分布规律,实现了对动应力分布规律的精确求解,对结构疲劳寿命估计研究意义重大.     

车身后部结构气动性能自动优化及其工程应用

车身后部结构特征对整车的空气动力学性能有重要的影响。为研究车身后部各结构变化对轿车尾部流场的影响规律及各设计变量之间的相关性,并在此基础上对车身后部结构参数进行优化,以提高轿车的空气动力学性能。通过运用网格自适应方法和集成仿真软件STAR CCM+进行试验设计;并建立近似模型探索以整车气动性能为目标的车身后部各结构参数的最佳组合。结果表明:与传统车身优化方法相比,运用网格自适应方法、试验设计方法和近似模型相结合进行车身优化,大幅度减少了车身优化的时间,且优化效果良好。优化车身后部结构参数,能明显改善尾部流场结构,提高整车的气动特性。     

空投沉底航行体入水和触底过程仿真研究

基于ANSYS/LS_DYNA软件,对某空投沉底水雷以大倾斜角高速入水过程以及水雷触底过程进行了仿真研究。通过对水雷入水和触底时的过载研究,对水雷结构强度设计提供了依据;通过对水雷入水时的姿态研究,对水雷的布放设计提供了指导意见,对入水后的水下弹道设计也具有重要的参考意义。     

小潜深充压式轻质防水耐压舱设计及分析

基于跨介质飞行器对小潜深、轻量化、严密封的综合控制舱的迫切需求,设计了一种充压式复合材料防水耐压舱。通过预先充入2 MPa气体产生内压以抵抗水下200 m附近工作时的外部静水压力,使舱体处于轻微受力状态,最大程度减小舱体壁厚,进而实现轻量化设计。开展舱体纤维铺层角度和铺层厚度等设计,建立有限元模型,对其刚度、强度和稳定性进行校核,并通过5轮充压2 MPa并浸泡、保压48 h测试,验证结构安全性和密封可靠性。设计的3 L容积耐压舱总质量仅390 g,比常规结构减重22.4%。本方法有望为后续跨介质飞行器控制舱设计提供参考。     

基于FLUENT的货车燃油箱液体晃动数值模拟

为研究车辆行驶过程中,液体晃动对燃油箱冲击的影响,本文利用FLUENT有限元仿真软件对制动工况下货车燃油箱进行数值模拟,得到各时间段燃油分布情况以及压强分布情况,并将流体仿真结果作为载荷输入得到流固耦合作用下燃油箱受力情况。结果表明,液体晃动对燃油箱受力影响较大,在0.5s时燃油箱受力最大为90.256MPa,小于屈服强度,燃油箱结构合理。该结果可为燃油箱的结构优化设计提供数据支撑。     

预应力混凝土斜拉桥主梁局部应力子模型分析及试验

为掌握预应力混凝土斜拉桥主梁在运营荷载作用下的受力情况,根据其构造特点,将结构划分为2个结构体系,分别建立整体结构尺度模型和局部构件尺度模型,并采用子模型法进行跨尺度模型的衔接.以五河口斜拉桥的预应力混凝土主梁为例,进行了车轮荷载作用下的主梁局部应力分析,与该桥成桥静载试验的测试结果对比表明,计算结果与试验结果吻合良好,说明该计算分析方法实用、可行,从而为进行预应力混凝土斜拉桥在运营荷载作用下的受力特性分析提供了一种便捷、可行的途径.     

厦门BRT枢纽站设计对策及技术探讨

本文详细介绍了厦门BRT枢纽站的结构设计,包括桩基础、结构体系与计算分析以及关键技术的解决方案,针对结构超长、楼板大开洞、停车场动荷载作用和大跨度的设计难点,结构设计时采用计算温度应力、设置诱导缝,对楼板采取加强措施,考虑车辆的动荷载作用及采用预应力技术,满足建筑功能的要求。