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金材构架勘验数和流体化简析数字的差误方略

DJOB船舶人才网发布时间:2014-07-02浏览次数:1831文章来源:Djob船舶人才网

      分析误差有限元分析是结构设计、验算中广泛使用的手段。它的分析结果的准确性与力学模型等有关。在有限元分析中,首先要对所分析的对象进行力学建模。其力学模型的基本形式如方程所示:式中,[K]为模型的刚度矩阵,{D}为单元节点的位移向量,{F}为单元节点上受到的力的向量。


  对于大多数截面为箱形的起重机和其它类型工程机械的金属结构,在实体建模过程中,为了简化或优化力学模型,有些辅助构件会被省略,如结构的纵筋、不重要的筋板等,另外,还有一些不便于处理的部分,如焊缝等。由于这些部分的省略,使得模型的刚度矩阵发生改变,即式中的刚度矩阵[K]转变成为[K]1,使得位移{D}的解发生改变,从而影响有限元分析计算结果,产生分析误差。因此,在实体建模过程中,应该把握好对原型结构的简化程度。


  边界条件的处理是影响有限元分析结果的另外一个重要原因。对于施加力和约束应该尽量地忠实于原型。对于力和约束的不同处理,式中的刚度矩阵[K]和节点力的向量{F}都会发生改变,分析误差的产生就会成为必然。因此,对边界条件的处理要求分析者对机械的实际工作情况有比较清楚的理解。


  结构的缺陷测量值与分析值之间的误差也有可能是结构本身出现了缺陷而产生的,这时的误差既与测量误差无关也与分析误差无关。由于结构在长期承受载荷以后,结构的性能发生了改变,使得结构所承受的载荷重新分布。一般情况下,这时测量值与分析值之间的误差比较大,比较容易判别。


  实例有一台20世纪70年代投入运行的浮式起重机,为了了解该起重机目前的技术状态,包括对安全负荷、安全使用期限等情况进行安全性评定,除了对该起重机的金属结构的重要部位进行应力检测外,还要求对该机的所有结构进行有限元分析。


  结构分析采用大型通用有限元分析软件ANSYS,对起重船进行实体建模,并根据实际的受载工况进行分析。测试结果与分析结果间的误差如下:注1:自重载荷下的应力测试为:空载时,起重机在某一个幅度下粘贴应变片,起重机变幅到另外一个幅度时的读数。注2:相对误差=(计算结果-测试结果)/计算结果,并取其绝对值。下同。


  可以看出:自重载荷下的测试结果与计算结果除了测点7、9、13三个点的相对误差较小以外,其它测点的相对误差较大,有的测点的相对误差非常大。因此,除非提高测试仪器的性能参数,否则,高分子树脂井盖自重载荷下测试的数据仅供参考。


  在正常工况下,即23m幅度,100t静载下,各测点的测量值与有限元分析计算值。可以看出:在正常工况下,测量值与计算值之间的相对误差绝大多树在10%左右,这种误差主要是由于有限元分析中实体建模引起的,属于正常的误差范围。


  特别注意的是,测点8的测试结果与计算结果的相对误差太大,通过反复检查,测试结果与分析计算结果均是可信的。事实上,在该起重机的结构上,测点8和测点10是对称结构上的两个对称测点,如,由于其受到的载荷是对称载荷,因此,这两个点的应力值也应该是对称的。计算结果显示了这种对称性。通过综合分析认为:测点8的大误差是由于该测点所在的起重机结构发生了一定程度的变形,建议在工作中密切关注该结构,随时消除由于该结构的变化所带来的不安全因素。


  结语测量值和计算值之间的误差是不可避免的,但误差必须在合适的范围之内。尽量消除可能的误差因素,对不同因素导致的误差必须区别对待。

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