La condición estructural general de un barco es un proceso muy complejo. Los siguientes son los últimos artículos de análisis de resistencia de barcos y estructuras de ingeniería marina que recopilé. ¡Espero que le sean útiles!
Resumen: Cuando un barco se somete a cargas de impacto externas, la estructura general del barco se deformará. Cuando esta deformación alcanza el estado límite máximo, el estado límite en ese momento se denomina momento flector último. La fuerza máxima es la capacidad más fuerte de todo el armazón del barco para resistir toda resistencia. Este artículo analiza la resistencia última de las estructuras de los barcos. Se propuso el método de análisis de elementos finitos para realizar análisis de resistencia y límite.
Palabras clave: resistencia máxima, barco, estructura, ingeniería naval y oceánica
Con el avance continuo de la ciencia y la tecnología, las estructuras de los barcos y los materiales utilizados en los barcos han logrado grandes avances. La estructura general y los materiales del casco se han convertido en los principales objetos de investigación social. Con la madurez de la tecnología informática, la estructura general y la capacidad de carga del casco han mejorado. El límite elástico se puede calcular de forma rápida y precisa mediante simulación de software.
1. Introducción
La estructura general y la capacidad de carga del casco son garantías importantes para la seguridad del barco y están relacionadas con que el barco pueda navegar con seguridad y regresar. sin peligro. Con el avance de la tecnología de diseño avanzada, ha surgido el software de diseño relacionado con la computadora. Diseñe la estructura general y simule y pruebe la estructura general del casco. El análisis de la estructura del casco y la resistencia total es un proceso no lineal complejo que debe dividirse de manera razonable y se pueden utilizar buenos métodos de análisis para obtener valores precisos. La continua aparición de nuevos materiales hace que el consumo de materiales del casco sea más económico y razonable, y el límite elástico de la estructura del casco es cada vez más ideal.
Al analizar la deformación y la resistencia última de toda la estructura del barco, la mayoría de los problemas que estudiamos son problemas de deformación lineal débil. En estructuras débilmente integradas, el desplazamiento y la deformación se pueden linealizar, lo que equivale a una relación proporcional. Pero en la práctica, la tensión y la deformación de objetos irregulares no son lineales, como la flexión de vigas en voladizo y la deformación de vigas en forma de U.
2. Estado estructural general
El estado estructural general de un buque es un proceso muy complejo. El colapso de toda la estructura ha sido un fenómeno muy común en los últimos años. Es decir, el impacto sobre la estructura del casco excede los límites del propio material. En este momento, la viga de soporte no puede soportar la estructura general del casco. La situación anterior no es sorprendente. Situaciones similares ocurren a menudo en los cuerpos exteriores de aviones y submarinos. En la actualidad, en comparación con los países desarrollados del extranjero, la investigación sobre la tecnología de análisis de casco en mi país está todavía en sus primeras etapas. Todavía hay una gran brecha con respecto al nivel avanzado. Para seguir investigando y analizando, nuestro país ha invertido fondos y mano de obra para establecer un sistema de análisis de casco relativamente completo en proyectos reales, incluida la investigación sobre sistemas de control de velocidad del motor primario, sistemas de estructura de casco síncronos y tecnologías relacionadas con la gestión de sistemas de control de barcos. Se llevó a cabo una investigación experimental sobre una serie de tecnologías clave que pueden controlar fácilmente la estructura del casco en diversas condiciones adversas y se llevó a cabo un análisis de viabilidad. Los barcos juegan un papel muy importante, especialmente en las divisiones de casco. El análisis del límite elástico muestra que la seguridad del barco es el sustento del barco. La potencia y la estructura forman un sistema completo de barco, que es el desarrollo del análisis de resistencia última de las estructuras del casco. Señaló la dirección.
3. Método de análisis de la resistencia última
Cómo analizar la resistencia última de la estructura de un barco es un proceso complejo y significativo. No existe un método analítico preciso para analizar estructuras de casco tan complejas. Al analizar la resistencia última, generalmente simplificamos problemas complejos, combinamos métodos lineales y no lineales y combinamos análisis de elementos finitos y elementos de frontera.
3.1 Método de análisis de falla progresiva
A finales del siglo pasado, los físicos estadounidenses propusieron un análisis de falla progresiva basado en los resultados de la investigación sobre la falla de vigas en voladizo y estructuras de placas rígidas bajo compresión axial. método de cargas. El daño a la estructura del casco no es un proceso de cambio rápido, sino un proceso gradual. Al mismo tiempo, no excederá el límite de rendimiento de una sola vez, sino que aumentará gradualmente a medida que aumente la tensión. En el análisis de falla, primero se establece la relación de la curva entre el límite elástico y el desplazamiento.
3.2 Método de análisis no lineal
El método de análisis lineal debe ser. Cuando se utiliza el análisis modular para el análisis del casco, se debe considerar plenamente cómo segmentar el casco y luego realizar un análisis no lineal segmentariamente. En este proyecto, la estructura de un segmento es diferente y se realizan análisis lineales y análisis no lineales para diferentes estructuras. Cada segmento contiene todos los componentes principales dentro de un espacio entre esqueletos, y el esqueleto segmentado se analiza y simula exhaustivamente seleccionando o utilizando el principio de máxima probabilidad de colapso.
Este método de análisis requiere construir un modelo para cada segmento de mercado y luego analizar un modelo. Las diferentes capacidades de flexión y fluencia de la estructura del casco conducen a diferentes resultados de análisis.
3.3 Método de análisis de elementos finitos
El método de análisis de elementos finitos es un método de análisis estructural simple que puede simplificar problemas complejos y analizar los nodos y cuadrículas de toda la estructura. En el análisis de elementos finitos, la estructura del casco generalmente se divide en mallas y luego se aplican restricciones a las mallas y variables a las mallas uniformes. Estimule y observe cómo reacciona toda la estructura. Este método puede simular las condiciones de contorno y las limitaciones generales del casco. Una consideración integral de los métodos de análisis de elementos finitos. La forma y el material del casco son diferentes y podemos analizar los límites estructurales (incluidos el esfuerzo máximo y el límite elástico máximo) a través de las restricciones de diferentes cargas. En los últimos años, ha habido muchos casos en los que el método de análisis de elementos finitos se ha aplicado al análisis general y al análisis estructural local de los buques. Este método de análisis tiene dos desventajas. Uno lo es. No puede simular muy bien el entorno real y no puede considerar la influencia del entorno circundante en la deformación de la estructura general. En segundo lugar, para componentes estructuralmente complejos, el método de análisis de elementos finitos no es práctico para estructuras complejas y lleva demasiado tiempo configurar algoritmos relevantes para completar la tarea en un tiempo efectivo. Las ventajas de este método de análisis son las siguientes:
(1) El método de modelado del casco es intuitivo y claro. Al analizar estructuras, podemos utilizar mallados lineales y no lineales. Todos los modelos y simulaciones de estructuras dinámicas se pueden analizar completamente utilizando el software correspondiente. Utilizando la ventana de modelado visual del módulo de análisis de elementos finitos, se pueden establecer y simular rápidamente diagramas de bloques y modelos de estructuras dinámicas. Los usuarios deben seleccionar el módulo apropiado (módulo de programa de submódulo correspondiente) de la biblioteca de componentes, luego cambiar el formulario requerido, arrastrarlo y soltarlo en la nueva ventana de modelado, hacer clic con el mouse o dibujar una línea para conectarse, puede construir un modelo estructural profundo muy impresionante. Su biblioteca estándar tiene más de 150 módulos que se pueden utilizar para construir y simular varias estructuras dinámicas. paquete de módulos. Incluyendo submódulo de fuente de señal de entrada, submódulo de componente dinámico, submódulo de función algebraica y función no lineal, submódulo de visualización de datos, etc. Los módulos se pueden configurar como puertos de activación y permitir que los puertos simulen el comportamiento de submodelos con efectos condicionales en una estructura de modelo grande.
(2) Se puede establecer un modelo estructural dinámico. Se pueden modificar y simular modelos de estructuras móviles. El análisis de elementos finitos también se puede utilizar como herramienta de simulación gráfica y digital para estudiar y formular el establecimiento y las reglas de cambio de operación de modelos estructurales dinámicos.
(3) Agregar y personalizar los componentes del módulo y el código de usuario. El usuario puede modificar el icono de un módulo existente y restablecer el cuadro de diálogo. Los usuarios pueden implantar directamente su propio código C, código FORTRAN y código Ada en el modelo. Además, lo son tanto las bibliotecas de módulos como las funciones de la biblioteca. Es personalizable y extensible para acomodar módulos de enlaces estructurales definidos por el usuario. .
(4) Diseño rápido y preciso del modelo de estructura de barco. Tiene excelentes algoritmos integrales y diferenciales, lo que aporta una gran comodidad a la simulación de estructuras no lineales y la precisión del cálculo es relativamente alta. El solucionador de ecuaciones diferenciales ordinarias avanzado opcional y el solucionador de ecuaciones diferenciales parciales también se pueden utilizar para resolver estructuras mecánicamente rígidas y no rígidas, así como estructuras lógicas con activación de eventos, estructuras con variables de estado discontinuas y bucles algebraicos y parámetros de estructura en anillo. El solucionador del software garantiza una simulación precisa y de alta velocidad de estructuras continuas o discretas.
(5) Las estructuras complejas se pueden expresar jerárquicamente. Dependiendo de las necesidades individuales, se pueden organizar varias subestructuras a través de varios módulos. Construya todo el modelo estructural de arriba a abajo (de los componentes a la estructura) o de abajo a arriba (de cada detalle a la estructura completa). Esta capacidad de modelado jerárquico permite construir fácilmente modelos con códigos ricos, grandes volúmenes y estructuras muy complejas. El número de niveles de submodelos y submódulos estructurales depende completamente de la estructura que se está construyendo, y el software en sí no se limita al modelo que se está construyendo. El método de los elementos finitos también proporciona modelos y submodelos. Función de exploración de la estructura del módulo. Esto es más conveniente para la operación de estructuras grandes y complejas.
(6)Análisis de simulación interactiva. El osciloscopio mostrado por el software se puede mostrar en forma de gráficos y animaciones, y los datos también se pueden mostrar en forma de acciones. Los modelos paramétricos se pueden ajustar durante las operaciones de análisis hipotéticos y los resultados de la simulación se pueden monitorear durante las operaciones de simulación. Ayuda a los usuarios a evaluar rápidamente diferentes algoritmos y parámetros de optimización.
Dado que todos los módulos de elementos finitos están integrados en elementos finitos, todos los resultados de los cálculos bajo el módulo de elementos finitos se pueden guardar completamente en el espacio de trabajo suave de elementos finitos, por lo que se pueden utilizar muchos análisis y visualización de elementos finitos. y herramientas de caja de herramientas para manipular datos.
4. Desarrollo militar de los buques.
Aplicación militar: en la década de 1990, las armadas de varios países, lideradas por los Estados Unidos, desarrollaron vigorosamente la optimización del rendimiento de los buques navales y se optimizaron la estructura y el rendimiento generales. En 1993, se propuso el Plan de Proyecto de Maquinaria Avanzada para Buques de Superficie (Plan Avanzado de Superficie Marina ASMP).
Estados Unidos pretende construir el sistema de propulsión naval más avanzado que pueda lograr combates de largo alcance y una alta resistencia al impacto. La Marina de los EE. UU. utiliza equipos inteligentes avanzados, así como sistemas de control eléctrico y mecánico. Mientras cumplimos con el rendimiento especificado, aumentaremos la inversión en análisis de resistencia última y reduciremos significativamente la inversión en otros aspectos de los buques militares. Con el estudio en profundidad del programa ASMP, se utilizan métodos modulares y de integración de energía para estudiar la generación, transmisión, conversión y distribución de energía de los barcos. Disfruta del poder de la propulsión y del uso naval diario con * * *. La Armada de los Estados Unidos concede gran importancia a la aplicación de electricidad en los barcos. Los barcos son sistemas de energía integrales compuestos por diversas armas y equipos, sistemas de transmisión, generación y distribución de energía.
Nuestra armada no es inferior en este sentido y el país cuenta con teorías de diseño y métodos de análisis avanzados. Se realizó un análisis experimental sobre la capacidad de carga y la capacidad de impacto del barco.
Resumen
Este artículo presenta y compara tres métodos diferentes de análisis de límites para estructuras de barcos. Finalmente, se concluyó que el método de análisis de elementos finitos consume más tiempo, pero puede realizar un alto análisis y simulación de los límites estructurales del barco.
Referencia
Qi, Peng Xingning. Análisis de resistencia última de flexión asimétrica de casco dañado. Actas del Primer Simposio sobre Mecánica Estructural de Buques e Ingeniería Marina, Jiujiang, Jiangxi: 1999+036-143.
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Zhu, Chen Qingqiang. Investigación sobre el método de cálculo de la resistencia longitudinal de grandes buques portacontenedores. Ship Mechanics, 2001, 5 (2): 34-42
Guo, Tang y Zhou Binghuan. Análisis de resistencia última y evaluación de confiabilidad del casco dañado. Construcción naval de China, 1998 (4): 49-56.
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