【案例分析】使用RADIOSS提高船舵對近距離爆炸事件沖擊載荷的抵御能力

2017-01-05 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

0導讀

本文使用HyperWorks對船舵進行顯式動力學分析,評估船舵組件對近距離爆炸沖擊載荷的抵御能力,通過強化舵承支架以提高其彎曲強度。

1客戶介紹

海事、造船和近海產(chǎn)業(yè)的工程師需要面對物理空間受限、極端氣候條件、深水和遠程位置等各種設計挑戰(zhàn)。這些約束條件讓工程師的工作環(huán)境變得非常極端,使他們很難開發(fā)出有效、可靠和安全的作業(yè)平臺。而使用仿真技術能提高設計效率并減少實際測試成本,因此它始終是應對海運業(yè)工程設計挑戰(zhàn)的最佳方法之一。

Assystem擁有50年的行業(yè)經(jīng)驗,是全球最大產(chǎn)業(yè)集群的關鍵合作伙伴之一。該產(chǎn)業(yè)集群包括:空客、阿海琺、阿爾斯通、EDF、EADS、通用電氣、奔馳、標致、雷諾、勞斯萊斯、賽峰集團和泰雷茲等。

Assystem工程設計團隊的宗旨是:設計和開發(fā)滿足未來需求的產(chǎn)品和服務、打造優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品并確保其在整個生命周期內(nèi)得到最優(yōu)使用,以及協(xié)調(diào)和完成項目與基礎設施的實施。秉承上述宗旨,Assystem工程設計團隊取得了輝煌成績,深得客戶信任。

2項目背景

修改船舶舵機的設計方案后,需要在安裝前對船舵組件在經(jīng)受近距離爆炸事件時的沖擊載荷抵御能力進行評估。

為解決這一問題,Assystem采用彈塑性材料模型進行了顯式動力學分析。在此過程中,Assystem利用Altair的高性能有限元前處理軟件HyperMesh生成網(wǎng)格,隨后在先進的結構求解器RADIOSS中進行分析,并通過后處理工具HyperView核查得出的結果。他們對多種載荷情況進行仿真測試并得出結果,以確保找出制約抗沖擊性的因素。

Assystem將測試案例與憑經(jīng)驗得出的解決方案的比較結合起來,通過查看內(nèi)置質(zhì)量核查以及監(jiān)測輸出對模型進行校驗。除強度校核外,Assystem還評估了截面受力和密封位移情況。基于這些分析結果,設計方案得到了大幅度優(yōu)化。

3解決方案

在成功構建出舵機及其附近船體結構的有限元模型后,研究人員向模型施加了與爆炸事件所產(chǎn)生沖擊載荷強度相同的載荷,并對模型的抗沖擊情況進行了檢查和評估。

此外,他們還對船舵組件及其附近的一部分船體結構施加了壓力和速度隨時間變化的脈沖波。隨著對塑性應變、密封偏差和截面受力情況的監(jiān)測,相應結構得到確定。他們分別考慮了多種情況,每種情況下都會向三個主軸同時施加載荷。

【案例分析】使用RADIOSS提高船舵對近距離爆炸事件沖擊載荷的抵御能力hypermesh技術圖片1

【案例分析】使用RADIOSS提高船舵對近距離爆炸事件沖擊載荷的抵御能力hypermesh技術圖片2

【案例分析】使用RADIOSS提高船舵對近距離爆炸事件沖擊載荷的抵御能力hypermesh技術圖片3

此分析過程通過RADIOSS完成。RADIOSS是一款功能強大的設計工具,被廣泛應用于全球各個行業(yè),能有效提高結構設計的抗沖擊性、安全性和工藝性。對舵機盒進行仿真時采用了彈塑性材料模型,以便形成永久塑性形變,利于捕獲數(shù)據(jù)。設計人員借此定義了接觸區(qū)域,其中包括接合區(qū)域和附近表面的摩擦接觸點。外殼的外切割邊緣上應用了施加的速度曲線。此外,他們還對外表面施加了壓力脈沖。分析過程中,載荷從不同方向造成沖擊,以確保找出制約抗沖擊性的因素。

對分析結果的校驗按照以下步驟進行:

◆通過比對經(jīng)驗公式,檢驗所選單元技術的可行性。

◆執(zhí)行模態(tài)分析后將結果與經(jīng)驗公式進行比對。

◆對彎曲和局部應變集中局域進行網(wǎng)格優(yōu)化。

◆檢查單元質(zhì)量。

◆檢查質(zhì)量和反應性。

◆核查是否存在單元沙漏能和質(zhì)量縮放誤差。

分析校驗過程由具有高達48和64并行核心的計算機集群完成。此外,還使用了雙精度求解器并啟用RADIOSS進行并行處理,以確保為并行求解所選的域的數(shù)量和位置不會影響最終解決方案。

評估時計算了以下分析輸出:

◆塑形應變

◆截面力

◆密封移動量

◆致動器驅(qū)動力