霍爾錨性能分析及改進(jìn)設(shè)計(jì).pdf

1、霍爾錨是普通無桿錨，其抓力是自身重量的3到5倍，由于出色的性能被廣泛應(yīng)用于船舶首錨。船舶在停靠時(shí)，需要將船錨拋入水中，以穩(wěn)定船舶，因此船錨的性能直接影響到船舶的安全?；魻栧^應(yīng)用廣泛，其性能好壞與船舶安全息息相關(guān)。本文旨在對(duì)經(jīng)典霍爾錨的強(qiáng)度、疲勞等性能等進(jìn)行全面了解，并在仿生設(shè)計(jì)思想的指導(dǎo)下，針對(duì)經(jīng)典霍爾錨的缺點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)果的強(qiáng)度、疲勞等與經(jīng)典霍爾錨進(jìn)行對(duì)比分析，最后對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行鑄造仿真分析，為發(fā)展錨類優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要意義

2、。本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　?。?）基于abaqus有限元分析軟件，和femfat疲勞分析軟件對(duì)霍爾錨有限元模型進(jìn)行強(qiáng)度分析和疲勞特性分析。結(jié)果表明，霍爾錨的強(qiáng)度和疲勞特性均滿足近代船舶的使用要求。
　?。?）基于CEL耦合方法，并利用abaqus軟件對(duì)霍爾錨在軟土條件下的拉錨抓力和拔錨抓力進(jìn)行仿真計(jì)算，并結(jié)合理論計(jì)算方法，將仿真結(jié)果和理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，霍爾錨在軟土條件下的拉錨抓力是自身重量的5倍左右，但是

3、抓力劇烈波動(dòng)，需要進(jìn)一步優(yōu)化；拉錨初期形成的凹坑易造成走錨，此時(shí)間段內(nèi)拉錨時(shí)應(yīng)控制拉錨速度，降低拉錨力度；霍爾錨軟土條件下的拔錨抓力在理論解值上下波動(dòng)，更能反映拔錨時(shí)的真實(shí)情況。
　?。?）針對(duì)霍爾錨錨冠面積過大，在錨繼續(xù)深入泥土中起阻礙作用的缺點(diǎn)，結(jié)合船錨經(jīng)典結(jié)構(gòu)及其作用，并參考孔鰩噬土的生物學(xué)特性，對(duì)霍爾錨開展仿生改進(jìn)設(shè)計(jì)，并將設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、疲勞等性能與經(jīng)典霍爾錨進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，仿生設(shè)計(jì)結(jié)果的強(qiáng)度和疲勞特性優(yōu)于經(jīng)典結(jié)

4、構(gòu)，仿生設(shè)計(jì)結(jié)果拉錨抓力的平穩(wěn)性優(yōu)于經(jīng)典結(jié)構(gòu)，且拔錨抓力的特性也優(yōu)于經(jīng)典結(jié)構(gòu)。
　?。?）基于magma鑄造仿真軟件，結(jié)合霍爾錨現(xiàn)有鑄造工藝，對(duì)仿孔鰩型霍爾錨進(jìn)行鑄造仿真分析，并基于鑄造仿真結(jié)果對(duì)現(xiàn)有鑄造工藝進(jìn)行優(yōu)化，最后將鑄造工藝優(yōu)化前后的仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明，仿孔鰩型霍爾錨的澆注系統(tǒng)應(yīng)該包含兩個(gè)入料口，并呈對(duì)稱分布；在錨冠部位的薄壁處應(yīng)該添加內(nèi)澆道，以防止填充不滿的現(xiàn)象；錨爪兩側(cè)的平衡翼不應(yīng)與錨爪一起鑄造，應(yīng)在鑄造完