3.3 约束和载荷的施加
对有限元模型边界条件的处理:起吊点自由支持,约束起吊点x,y,z三个方向的自由度及三个方向的转动自由度;在母船系固工况下,将框架支撑点自由支持,约束支撑环下面各个底部腹板底线竖直方向的自由度。
载荷的施加方法:该潜器的的设备繁多,在加载过程中分两种形式进行加载,一是框架的自身重力,以重力加速度的方式表示,另一种是潜器上的仪器设 备,它们将简化为集中力施加到相应节点上。其中小设备的重力以集中力形式施加到1个或几个节点上;较大设备的重力,则根据设备基座或支架的结构形式,施加 到相应的多个节点上。
3.4 计算结果分析
经过有限元的计算, 两点收放,甲板系固时,潜器框架结构的变形(图略)。
从两点收放和甲板系固两种工况下的合成应力计算结果可知,除少数节点外,潜器框架的整体应力分布较为均匀,在两点收放时的最大应力为 58.6MPa,甲板系固时的最大应力为18.7MPa。这说明潜器框架各构件的强度都得到了较好的利用,作用在载体框架上的载荷得到了有效的传递。由两 点收放和甲板系固两种工况下的位移计算结果可知,各设备、浮力块安装位置的相对变形都很小,对安装在潜水器上的设备和浮力块没有影响。
4 结语
载体框架涉及内容繁多,在其结构设计中需要考虑本身材料性能、焊接工艺、许用应力、结构形式、构件剖面形状,以及备的安装维护、沿长度方向的质量 分布、双点起吊位置、潜水器的工作环境(海况与外载荷)等。所以,一个安全、可靠、重量轻的潜器框架的设计,不仅要选用密度小、比强度高、耐腐蚀高性能的 材料,而且要在强度许可地方条件下,充分考虑潜水器上所有设备和浮力材的安装、拆卸和维护,潜器框架在各种工况下载荷的传递,以及载体框架加工建造的工艺 性。
根据载体框架在两点回收和甲板系固两种工况下的强度分析结果,可以认为,该潜水器框架的结构型式是合理的,各构件的强度都得到了较好的利用,作用在载体框架上的载荷得到了有效的传递,因而该潜器框架的设计是成功的。