基于Patran/Nastran的大功率风电叶片隔板设计

采用有限元软件MSC Patran/Nastran对某大功率叶片隔板进行了结构分析,计算了3种工况下隔板的受力及变形情况,结果表明,当载荷施加在两隔板之间时位移达到最大6.86mm,隔板芯材应力达到最大0.431MPa;当载荷施加在单个加强筋上时,玻璃纤维达到最大应力19MPa。隔板位移、芯材应力及玻璃纤维应力均达到设计要求,计算结果为隔板的生产和使用提供了依据。     

5m固定站天线地脚螺栓的有限元分析

以某5m固定站天线连接地脚螺栓为例,介绍了利用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件进行数字化建模的过程,给出了运用多点约束单元及质量单元对天线体进行近似模拟的方法,同时给出了天线载荷的计算方法,并根据系统仿真分析的结果,得到了地脚螺栓处刚性节点的载荷,利用第4强度理论对螺栓进行了校核。     

中国蛟龙 向深海进发 上海科普大讲坛第24讲（上）

本期科普大讲坛,特邀来自中船重工第七O二研究所,分别是＂蛟龙＂号总设计师、副总设计师和海事任务的三位权威专家,以我国自主研发的＂蛟龙＂号载人深潜器为切入,介绍我国深海开发战略,普及载人深潜器最新科研成果,揭示深海奥秘,弘扬中国载人深潜精神。海洋既是重要的战略空间,又蕴含了丰富的未知资源,探测开发深海资源,已经成为抢占国际科技制高点的重要途径之一。＂蛟龙＂载人深潜器是我国首台自主设计、自主继承研制的作业型深海载人深潜器,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人深潜器。2012年6月27日,中国载人深潜器＂蛟龙＂号7000米级海试最大下潜深度达7062米,标志着我国深海载人技术达到了国际领先水平,     

MSC.Patran/Nastran在65m天线副反射面优化中的应用

采用MSC.Patran/Nastran软件建立及优化有限元模型,对65m天线副反射面背架结构进行优化分析。以背架各杆件半径值为设计变量,以背架变形值及应力值为约束条件,寻求使背架结构重量最轻的设计方案。根据仿真结果,对原背架结构设计进行了改进。     

基于全寿命裂纹扩展模型的钛合金球壳疲劳可靠性分析

针对钛合金材料短裂纹扩展寿命较长的特点,基于Brown-Hobson模型的疲劳全寿命计算模型,给出了钛合金球壳疲劳寿命估算的解决方案.根据不含交叉项的二次响应面法对全寿命模型进行可靠性分析,得出不同参数对其可靠度指标的影响,并将此方法应用于我国正在研制中的4.5 km级载人深潜器的疲劳分析中.根据载荷-循环次数历程对其进行确定性裂纹扩展分析,在此基础上分析了不同参数对结构可靠性的影响.     

特种车辆方舱结构的有限元分析

为了研究某特种车辆方舱的静力学特性,该文应用HyperMesh和MSC.Patran软件建立了方舱的有限元模型.针对其加强筋复合板的独特承载方式和复杂结构,采用壳单元和实体单元相结合的方法进行有限元建模.同时,运用有限元分析软件MSC.Nastran,对该方舱进行了静力学分析.计算结果表明:该方舱的最大应力值远小于许用应力,最大变形也低于许可值,该方舱满足结构的强度和刚度要求,具有较大的承载潜力.     

中国蛟龙 向深海进发 上海科普大讲坛第24讲（下）

海洋既是重要的战略空间,又蕴含了丰富的未知资源,探测开发深海资源,已经成为抢占国际科技制高点的重要途径之一。＂蛟龙＂载人深潜器是我国首台自主设计、自主继承研制的作业型深海载人深潜器,也是目前世界上下潜能力最深的作业型载人深潜器。2012年6月27日,中国载人深潜器＂蛟龙＂号7000米级海试最大下潜深度达7062米,标志着我国深海载人技术达到了国际领先水平,使我国具备了全球99.8%以上的海洋深处开展科学研究、资源勘探的能力。     

揭秘“蛟龙”

"蛟龙号"——我国自行研制的载人深潜器,最近成功完成了下潜5000米的海试。这使得中国成为继美国、日本、法国、俄罗斯之后,第五个掌握载人深潜技术的国家。这条"蛟龙"到底有什么神奇之处?是什么让它可以任意潜浮、纵横海底?今天,我们就来揭开"蛟龙"的秘密。     

大型油船上层建筑整体吊装强度有限元分析

利用MSC.Patran/Nastran软件对115 000载重吨原油船上层建筑前岛结构进行了在吊装前、吊装时等四种工况下的吊装强度有限元直接计算。通过计算得到吊装引起的油船上层建筑的结构响应,并计算分析了吊排的响应。根据结构响应的特点提出了合理有效的结构加强措施。数据结果表明通过结构局部加强,有效地降低了上层建筑吊装过程中的结构变形,保障了上层建筑吊装的顺利完成。     

大跨扁球壳屋面结构风荷载试验与力学分析

以圆形扁壳型大跨屋面为具体研究对象,进行了刚性模型风洞测压试验,得到了六种典型风向角下的平均脉动风压体型系数变化规律和体型系数的计算方法,并用MIDAS/GEN软件对屋面的风压场进行了结构节点挠度和截面内力变化的受力分析.对典型扁壳刚屋面力学形体与风压分布之间变化规律进行量化分析,计算结果与风洞试验数据符合较好.不同工况下扁壳型结构力学形体受力特点及结构特性的风振研究分析,为球壳结构抗风设计提供了力学分析的理论依据.     

2.4m Ka天线轻型化设计及力学分析

天线的轻型化设计是天线满足移动载体使用要求的趋势。通过对传统2.4m Ka天线结构设计方案进行分析,确定了天线轻型化详细设计方案。天线反射面轻型化设计时,使用了碳纤维复合材料,这种材料的运用不仅可以大大降低反射面重量,而且可以提高其精度,为整个天线的轻型化设计创造了条件。利用MSC.Patran/Nastran分析软件建立了2.4m轻型天线的有限元模型,对天线的强度和刚度进行了校核。     

钢箱钢纤维混凝土准结合梁剪力键疲劳寿命评估

文章采用MSC Patran软件建立广州市内环线恒福路立交桥有限元模型,利用该路段交通量调查得到的标准车辆荷载谱对该桥进行加载,应用MSC Nastran、MSC Fatigue软件进行有限元分析和疲劳寿命评估两者的整合,对钢箱钢纤维混凝土准结合梁进行总体疲劳寿命评估,根据评估结果找出结构最为薄弱的位置,对该位置处的剪力连接件进行疲劳寿命评估,为该类构件的疲劳问题求解提供了实用计算方法.     

MSC Patran/Nastran在12m天线结构分析中的应用

应用MSC Patran和MSC Nastran软件对12m抛物面天线结构进行了有限元建模及仿真分析,得出了天线在不同俯仰角时最佳拟合抛物面的面板法向均方根误差,并运用数字近景摄影测量系统获得了对应俯仰角时反射面实际法向均方根误差,通过对仿真分析结果和测量结果的进行比较和分析,肯定了有限元仿真对天线结构设计的指导作用。     

车载1.2m天线抗振分析

针对车载通信设备运输环境的恶劣性,应用MSC Patran和Nastran软件对安装在车辆顶部的1.2m天线进行了抗振动的分析计算。根据计算结果选取了合适的隔振器。并通过进一步仿真分析,对天线结构强度进行校核。结果表明,通过对车载通信设备进行抗振分析计算,并采取有效的抗振措施,能够确保设备在车辆行驶复杂力学环境下的可靠性。     

越野车前轴转向节结构设计与有限元分析

在一款越野车研发中,为了设计出满足强度要求的越野车转向节,提高其工作可靠性,应用CAXA软件建立转向节的三维实体模型,通过对转向节进行受力分析,分别研究了转向节在三种典型危险工况(越过不平路面、紧急制动和侧滑)下的受力情况,利用Patran/Nastran对转向节进行有限元分析,分析和研究了转向节在三种典型危险工况下的应力分布情况,根据分析结果对转向节进行结构改进,改善了其受力情况。结果表明:该转向节在轴与转向节体连接处、转向节轴阶梯过渡处存在应力集中,在侧滑工况下达最大值759 MPa,不满足强度要求,需对结构进行进一步的改进。通过将转向节体与轴联接处圆角半径由1 mm增大至3 mm,将转向节轴过渡处采用锥面过渡,得出通过过渡部分的改进可以减少应力集中,改进后转向节过渡处侧滑工况下最大应力降为657 MPa,强度提高了13.4%。研究结果为有效的提高转向节在工作时的强度提供了量化依据。     

大功率立式电机YKSL2150转子有限元仿真与结构优化

基于Pro/Engineer建立了YKSL2150大功率电机转子的实体模型和有限元模型,应用有限元仿真软件Msc.Patran/Nastran对电机转子的应力应变进行了有限元仿真分析,得到了转子应力、应变、位移等的仿真参数.根据仿真结果,对电机转于结构的机械强度和刚度进行了校核,分析了转子的主要破坏形式和危险位置.结果表明,现有转子的结构基本满足设计要求,同时,给出了转子的优化方案,为同类结构的设计和改进提供了参考.图3,表1,参8.     

基于高精度模型的机翼气动结构多学科设计优化方法

利用低自由度协同优化方法对轻型飞机机翼进行了气动/结构多学科设计优化,气动和结构两个子系统实现了并行,其中气动分析采用CFD软件Fluent,结构分析优化采用有限元软件MSC.Patran＆Nastran。建立了基于Catia、Gambit和Fluent等通用软件的气动自动化分析模型。提出了利用三系数四次响应面模型拟合机翼上的升力分布以实现不同子系统并行和气动力的传递。以气动自动化分析模型和三系数四次响应面气动载荷分布模型为基础,提出了面向高精度气动分析的气动分析代理模型的建立方法。机翼优化结果表明LDFCO/V1方法可以成功地利用高精度模型实现机翼气动/结构多学科设计优化。     

深潜器耐压壳极限强度的模量算法

通过引入承压球壳变形的对称性假设,将承受均匀外压球壳的理论表达简化为筒形板及弹性基础梁的数学模型.引入参数,将切线模量理论等多种模量理论统一表达,在材料应力应变曲线的基础上,得到模量因子曲线和相应的解析表达式.以切线模量理论和双模量理论为例,将2种模量理论应用于钛合金球壳的承载力计算,并将计算值与实验结果进行比较,得出模量理论在耐压壳极限强度计算问题上的有效性和适用范围,为深潜器的初步设计提供参考.     

塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动的热力分析

结合齿轮啮合原理,推导出塑料斜齿轮与钢制蜗杆传动副的啮合方程式.基于MSC.Patran/Nastran建立塑料斜齿轮和钢制蜗杆传动的本体温度场,并对啮合传动副进行有限元结构分析,得到此传动机构热平衡过程中载荷、本体温度和环境温度之间的内在联系.并通过赫兹接触理论验证了有限元分析的正确性.结果表明:在该传动过程中,热源从啮合齿面逐渐扩散到轮齿端面和非工作齿面上,热平衡时啮合齿面上轮齿中部靠近分度圆处温度最高,而轮齿端部温度最低.     

基于MSC.Nastran正面吊运车吊臂有限元建模与分析

吊臂是由基本臂和伸缩臂组成的正面吊运车的关键部件。文章用Pro/Engineering进行几何建模;采用滑移面MPC多点约束技术建立了吊臂结构的Patran有限元分析模型,考虑4种典型位置和4种载荷共16种组合工况以及吊具和集装箱的动载系数、臂架自身的冲击系数等,用Nastran求解器进行了有限元分析,得到了基本臂和伸缩臂的应力与位移变形云图、应力集中处的应力,基本臂回转支座与车架铰接处、俯仰油缸与臂架铰接处的约束反力,以及俯仰油缸与伸缩油缸的受力,在满足相应国标的情况下获得了最优设计。