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無人潛水器是指具有水下觀察和作業(yè)能力的潛水裝置，主要用途是用來執(zhí)行水下考察、海底勘探、海底開發(fā)和打撈、救生等任務(wù)。在完成任務(wù)后，要對無人潛水器進(jìn)行回收操作。
進(jìn)行吊裝時，安裝吊耳的艙段承受整個潛水器的重量，如果這些艙段強(qiáng)度不夠，則會產(chǎn)生局部屈服，導(dǎo)致塑性變形，嚴(yán)重情況下會出現(xiàn)撕裂；同時，對潛水器整體而言，吊耳部位拉力向上，而重力方向向下，使整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一個附加彎矩，彎矩超過結(jié)構(gòu)所能承受的負(fù)荷時，結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生彎曲變形，嚴(yán)重時，彎矩產(chǎn)生的塑性變形無法復(fù)；此外，結(jié)構(gòu)的彎曲變形會造成內(nèi)部相對薄弱部位產(chǎn)生破壞等。在目前可查資料中，尚未見潛水器吊裝強(qiáng)度分析的報導(dǎo)。文獻(xiàn)利用建立質(zhì)量點(diǎn)和剛性區(qū)域的方法對3000t化學(xué)品船貨艙段的起吊進(jìn)行了有限元強(qiáng)度直接計算，得到了較好的結(jié)果。但是對于通過螺栓組連接的潛水器還需考慮螺栓組的強(qiáng)度，所以運(yùn)用了有限元和理論分析相結(jié)合的方法對潛水器的吊裝強(qiáng)度進(jìn)行了計算。
起吊時對潛水器結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度校核關(guān)鍵在于加強(qiáng)起吊艙段的強(qiáng)度，以防撕裂。潛水器起吊過程主要考慮受靜力作用，且以最不利的載荷狀況計算，有利于起吊過程的安全設(shè)計，控制結(jié)構(gòu)變形。無人潛水器吊耳位置在起吊艙段1和起吊艙段2，如圖所示。為了得出起吊艙段的應(yīng)力應(yīng)變分布情況，需要利用有限元軟件對無人潛水器的起吊艙段1和起吊艙段2進(jìn)行起吊強(qiáng)度分析。運(yùn)用ANSYS分析軟件，也通過建立質(zhì)量點(diǎn)和剛性區(qū)域的方法，對其中的起吊艙段進(jìn)行起吊狀態(tài)下的強(qiáng)度分析，以起吊艙段1為例予以說明。
無人潛水器在起吊狀態(tài)下的強(qiáng)度分析，除了需要考慮起吊艙段的強(qiáng)度，還需要考慮艙段連接處的螺栓組強(qiáng)度是否滿足要求。考慮到有限元軟件ANSYS難以分析加上螺栓的復(fù)雜情況，而且螺栓強(qiáng)度的理論分析已經(jīng)比較成熟，在實(shí)際工程中得到了大量的應(yīng)用，故利用理論分析方法對艙段連接處的螺栓組進(jìn)行強(qiáng)度校核，以前艙段O和起吊艙段1連接處的螺栓組強(qiáng)度分析進(jìn)行說明。如圖所示，無人潛水器在起吊狀態(tài)下，前后共有四個吊耳承受載荷。Mg為無人潛水器的重力載荷F分別為前后吊耳所承受的拉力載荷。
由于艙體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，可通過建立質(zhì)量單元對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)簡化。如圖所示，建立四個mass質(zhì)量單元，質(zhì)量點(diǎn)1，2，3，4的質(zhì)量分別為兩側(cè)翼的重量、前艙段0的重量和起吊艙段2、后艙段3的重量。為了把4個質(zhì)量單元的載荷傳遞到起吊艙段1，必須通過mpcl 84單元分別建立四個maaa2l質(zhì)量單元與側(cè)翼銷釘孔、起吊艙段1的兩側(cè)面的剛性區(qū)域。
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