波浪載荷分析的案例
ANSYS AQWA計(jì)算案例 | 海洋平臺(tái)波浪載荷的計(jì)算和傳遞
波浪載荷是半潛平臺(tái)所遭遇的環(huán)境載荷的主要部分，對(duì)船體的總強(qiáng)度校核起決定性的作用。因此在極限海況下對(duì)半潛平臺(tái)的波浪載荷特性進(jìn)行分析以及對(duì)其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)進(jìn)行預(yù)報(bào)是平臺(tái)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，也是平臺(tái)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。各大船級(jí)社規(guī)范對(duì)此也有要求。
ANSYS系列產(chǎn)品主要專注于工程結(jié)構(gòu)的CAE仿真分析，通過(guò)仿真模擬來(lái)掌握海洋平臺(tái)等工程結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性。采用ANSYS仿真，可以在設(shè)計(jì)階段就把設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)降低，并充分掌握海洋平臺(tái)在各種惡劣載荷條件下的響應(yīng)和工作狀態(tài)。
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分析方法
波浪運(yùn)動(dòng)是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，而通常結(jié)構(gòu)物強(qiáng)度計(jì)算校核需要得到確定的結(jié)果，所以需要采取一定的分析方法對(duì)波浪載荷進(jìn)行處理。目前規(guī)范中的使用方法主要是設(shè)計(jì)波方法。設(shè)計(jì)波通常是簡(jiǎn)化的規(guī)則波，可以采用水動(dòng)力軟件直接計(jì)算波浪對(duì)平臺(tái)的載荷。
波浪載荷的傳遞，并不僅僅是載荷的施加，還需要考慮水動(dòng)力結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格模型和強(qiáng)度校核模塊的網(wǎng)格模型的差異，包括單元類型的差異、單元位置和形狀的差異。在載荷傳遞的過(guò)程中，需要考慮網(wǎng)格的匹配。
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波浪載荷計(jì)算與傳遞
一般來(lái)說(shuō)，海洋平臺(tái)在海面上受到的與波浪相關(guān)的載荷包括靜水壓力、動(dòng)水壓力和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性載荷。其中，靜水壓力可以在ANSYS Mechanical中直接施加，但是動(dòng)水壓力和運(yùn)動(dòng)的慣性載荷需要采用水動(dòng)力軟件計(jì)算。采用ANSYS AQWQ可以方便的計(jì)算出波浪的動(dòng)水壓力以及海洋平臺(tái)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的慣性載荷。
在ANSYS系列軟件中，要將AQWA計(jì)算的波浪載荷傳遞給Mechanical進(jìn)行進(jìn)一步的強(qiáng)度校核，可以采用兩種方法：
（1） 通過(guò)ANSYS AQWA-WAVE計(jì)算加載的APDL命令傳遞；
（2）通過(guò)中間格式文件采用OC系列命令傳遞。
文章來(lái)源：安世亞太
展開(kāi) 隨機(jī)波浪載荷作用下導(dǎo)管架平臺(tái)動(dòng)力響應(yīng)及疲勞可靠性分析
摘要：主要針對(duì)波浪載荷作用下導(dǎo)管架式海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞可靠性進(jìn)行研究。采用Airy線性波浪理論，將導(dǎo)
管架結(jié)構(gòu)離散成空間梁有限單元結(jié)構(gòu)；在此基礎(chǔ)上采用結(jié)構(gòu)模態(tài)分析方法，編程計(jì)算了平臺(tái)結(jié)構(gòu)在隨機(jī)波浪載
荷作用下的位移、速度、加速度和應(yīng)力隨機(jī)響應(yīng)及其概率統(tǒng)計(jì)量。導(dǎo)管架結(jié)構(gòu)疲勞可靠性分析建立在頻域響應(yīng)的
基礎(chǔ)上，假設(shè)結(jié)構(gòu)響應(yīng)的應(yīng)力范圍服從Rayleigh分布，利用結(jié)構(gòu)應(yīng)力傳遞函數(shù)得到結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)譜，然后利用
Miner線性累積損傷準(zhǔn)則推導(dǎo)出結(jié)構(gòu)疲勞壽命的概率分布函數(shù)，并考慮結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度影響系數(shù)的隨機(jī)性，求得結(jié)
構(gòu)在隨機(jī)應(yīng)力譜下給定疲勞壽命時(shí)的疲勞可靠性指標(biāo)。文中所建立方法可用于導(dǎo)管架式平臺(tái)結(jié)構(gòu)的疲勞安全評(píng)
估。
隨機(jī)波浪載荷作用下導(dǎo)管架平臺(tái)動(dòng)力響應(yīng)及疲勞可靠性分析.pdf
展開(kāi) Abaqus 波浪載荷計(jì)算 Step by Step ￥3
Abaqus波浪載荷計(jì)算-01-15.pdf
極端波浪放大及其對(duì)海上結(jié)構(gòu)的沖擊載荷
Rortveit
一、前言
本文研究了在陡峭和高波浪條件下，氣隙和甲板沖擊對(duì)柱基平臺(tái)的影響。基于線性和二階衍射-輻射分析的數(shù)值模型通過(guò)模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，涵蓋了固定結(jié)構(gòu)和浮動(dòng)結(jié)構(gòu)的多種情況。通過(guò)系統(tǒng)性調(diào)整波浪陡度，發(fā)現(xiàn)了顯著的高階效應(yīng)。波浪沖擊甲板載荷采用類似于Kaplan方法的簡(jiǎn)單公式建模，但考慮了大體積船體的放大效應(yīng)。預(yù)測(cè)的載荷時(shí)間序列與模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合良好。引入了使用商用流體體積法（Volume-of-Fluid）工具進(jìn)行的初步CFD研究，獲得了有前景的結(jié)果，同時(shí)提出了未來(lái)改進(jìn)的挑戰(zhàn)。
二、極端波浪與大體積平臺(tái)的相互作用
本文研究的問(wèn)題如圖1示意圖。一個(gè)大型且陡峭的波浪由于船體結(jié)構(gòu)的水下部分而被放大，可能會(huì)撞擊甲板的底部。此情境涵蓋了多種事件類型，從沿立柱的薄水流上升、到立柱周圍的局部波浪放大，再到因平臺(tái)放大而導(dǎo)致的大波浪撞擊甲板的沖擊。
圖1. 示意圖
通常自由水面高度的建模需考慮線性和非線性效應(yīng)，并結(jié)合模型試驗(yàn)修正。為了說(shuō)明這些問(wèn)題，圖2呈現(xiàn)了模型試驗(yàn)的快照，顯示了船體后部立柱處的波浪放大情況。
圖2. 多柱模型在陡峭波浪中測(cè)試的視頻
圖3展示了一個(gè)來(lái)自模型試驗(yàn)的波浪沖擊甲板的事件。上圖為未受干擾和放大的波浪，中圖為甲板上的水平和垂直總載荷，下圖為中心前部位置的局部甲板沖擊力測(cè)量值。
圖3. 甲板內(nèi)波浪記錄，GBS模型試驗(yàn)示例。
三、線性和二階波浪放大效應(yīng)的有效性
以下將系統(tǒng)地調(diào)查在各種柱基結(jié)構(gòu)案例中，線性和二階數(shù)值自由表面波浪建模的有效性。
案例研究
這里包括四個(gè)不同的案例：
a. 一個(gè)圓形固定垂直柱
b. 四個(gè)圓形固定垂直柱
c. 帶有沉箱的三柱固定重力結(jié)構(gòu)（GBS）
d.
展開(kāi) 
基于S-ALE方法波浪載荷作用下的船舶運(yùn)動(dòng) ￥300
相關(guān)動(dòng)畫：
涉及到如下三個(gè)方面的關(guān)鍵設(shè)置
（1）S-ALE方法對(duì)滲漏的控制
（2）采用*INITIAL_HYDROSTATIC_ALE 和*ALE_AMBIENT_HYDROSTATIC 對(duì)初始靜壓的控制
（3）無(wú)板造波的方法
核心關(guān)鍵字
*ALE_STRUCTURED_MESH
$# mshid dpid nbid ebid
1 103 30000 30000
$# cpidx cpidy cpidz nid0 lcsid
10001 10002 10003 0 0
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
*ALE_STRUCTURED_MESH_CONTROL_POINTS
$# cpid unused unused sfo unused offo
10001 1.0 0.0
$# n x ratio
1 0.0 0.0
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展開(kāi) ANSYS AQWA波浪力分析案例：絞吸挖泥船波浪力分析
2011年天驊船在緬甸施工時(shí)，由于涌浪較大，導(dǎo)致船體對(duì)鋼樁頻繁撞擊，使得鋼樁在銷子眼處出現(xiàn)裂紋（如圖1），因此有必要研究波浪對(duì)絞吸船施工的影響。
圖1 鋼樁裂紋
二、分析工具
本次分析采用常用的波浪力分析軟件AQWA進(jìn)行分析，模擬船體在不同波浪情況下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及受力情況。AQWA是一套集成模塊，主要用于滿足各種結(jié)構(gòu)流體動(dòng)力學(xué)特性評(píng)估相關(guān)分析需求，包括從桅、桁到FPSOs，從停泊系統(tǒng)到救生系統(tǒng)，從TLPs到半潛水系統(tǒng)，從漁船到大型船舶以及結(jié)構(gòu)交互作用。該軟件相對(duì)成熟，在計(jì)算波浪力方面具有優(yōu)勢(shì)，因此采用該軟件進(jìn)行不同工況下的運(yùn)動(dòng)分析。
三、分析步驟
1、建立模型
根據(jù)船舶的實(shí)際尺寸，建立船體和鋼樁三維模型。為計(jì)算方便，對(duì)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，去掉對(duì)模擬影響不大的結(jié)構(gòu)，建立模型如下：
圖2 計(jì)算模型
船體長(zhǎng)度xxm，寬度xxm，型深xm，總噸位4316t，滿載平均吃水4.2m。該船處于無(wú)遮蔽的海域中，收到波浪的作用，分析其運(yùn)動(dòng)性能。
2、參數(shù)設(shè)置
根據(jù)船體和鋼樁實(shí)際的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，通過(guò)軟件計(jì)算其重心位置、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等參數(shù)，并對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分。本次網(wǎng)格采用四面體和六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格，采用智能網(wǎng)格方式進(jìn)行劃分，選取單元最大尺寸為2，共生成單元3686個(gè)，如下圖所示。
圖3 劃分網(wǎng)格
3、計(jì)算載荷
計(jì)算水深為30米，分別計(jì)算如下工況下，船體在風(fēng)浪作用下對(duì)鋼樁進(jìn)行沖擊時(shí)，鋼樁受到的作用力。
展開(kāi) ANSYS FLUENT之明渠流模型
分類
自然：河流，河口，海洋
人工：用于灌溉溝渠
波浪類型
深水波：深水波是指水深大于半個(gè)波長(zhǎng)處的波浪。其水面附近的水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)比較顯著，水質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)近似為一圓形，而波動(dòng)隨深度的增加而逐漸微弱甚至靜止。其傳播速度只取決于波長(zhǎng)，而與水的深度無(wú)關(guān)。
淺水波：淺水波是指水深h相對(duì)波長(zhǎng)λ很小時(shí)（一般取h<1/20λ)的波動(dòng)，又稱長(zhǎng)波。傳播速度與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)，僅決定于水深。
幾種波浪模型
一階Airy線性波
高階Stokes非線性波
非線性橢圓余弦波/孤立波
FLUENT明渠流模型
波浪模型引入
Fluent中波浪模型，通過(guò)在VOF模型中激活
波浪模型包括：
一階Airy波
高階Stokes波
高階橢圓余弦波/孤立波
波浪譜（不規(guī)則波）
Pierson-Moskowitz譜
Jonswap譜
TMA譜
通過(guò)入口速度邊界條件面板可選擇不同的波浪模型。
數(shù)值消波
波浪模型最常見(jiàn)的問(wèn)題之一是對(duì)下游邊界的數(shù)值模擬。通過(guò)設(shè)置
Numerical beach（數(shù)值海灘）通過(guò)在動(dòng)量方程中增加阻尼項(xiàng)，可以有效降低從壓力出口邊界產(chǎn)生的數(shù)值反射。
在Cell Zone Conditions面板中可激活Numerical beach模型。
應(yīng)用實(shí)例
海上浮體運(yùn)動(dòng)
潛艇波浪沖擊
溢油擴(kuò)散分析
鉆井平臺(tái)波浪載荷分析
展開(kāi) 基于AQWA的圓筒型浮式防波堤波浪運(yùn)動(dòng)響應(yīng)分析（上）
在數(shù)值模擬方面，何夢(mèng)程等[1]設(shè)計(jì)了一種雙水平板-箱的新型組合式浮式防波堤，并使用ANSYS-AQWA軟件對(duì)該浮式防波堤與其系泊系統(tǒng)進(jìn)行了耦合水動(dòng)力分析，研究結(jié)果表明：浮體結(jié)構(gòu)水平板與方箱之間距離和水平板結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度對(duì)浮體的水動(dòng)力性能影響較大；JI Chunyan等[2]通過(guò)數(shù)值模擬方法，研究了多種結(jié)構(gòu)形式的浮式防波堤分別在二維和三維水池下的水動(dòng)力性能，研究結(jié)果表明：含有消浪網(wǎng)與消浪球的浮式雙浮筒防波堤消波性能更加優(yōu)異；任慧龍等[3]通過(guò)AQWA對(duì)單箱式浮式防波堤的數(shù)值模擬，得出了一種適用于淺水海域的最優(yōu)錨泊系統(tǒng)；T.K.PAPATHANASIOU等[4]通過(guò)有限元模型探究了柔性防波堤整體剛度對(duì)防波堤消浪性能的影響，研究結(jié)果表明：對(duì)于恒定剛度的防波堤而言，防波堤材料剛度越大，對(duì)波浪反射效果越明顯；S.M.R.TABATABAEI 等[5]基于有限元理論對(duì)橫截面為矩形和圓形浮式防波堤展開(kāi)了二維數(shù)值模擬，研究結(jié)果表明：在整個(gè)波頻范圍內(nèi)，圓形截面比矩形截面的消波性能更好；陳城等[6]通過(guò)數(shù)值模擬證明了加裝翼板可以提高浮式防波堤垂蕩運(yùn)動(dòng)的固有周期，使得帶翼板的浮式防波堤在面對(duì)較長(zhǎng)周期的波浪時(shí)，能夠吸收更多的波浪能；葛江濤等[7]利用數(shù)值模擬的方法對(duì)比驗(yàn)證了在弧型與直線型兩種不同的防波堤布局方式下的水動(dòng)力性能，結(jié)果表明：弧型布局浮式防波堤的系泊張力總體上與直線型相當(dāng)，在橫浪和斜浪工況下的橫搖響應(yīng)較為緩和，總體水動(dòng)力性能表現(xiàn)更佳；劉傳林等[8]結(jié)合數(shù)值模擬結(jié)果分析了波浪參數(shù)變化對(duì)半橢圓型防波堤水動(dòng)力特性影響，結(jié)果表明：反射系數(shù)隨hs/H增加而增大，透射系數(shù)隨hs/H增加而減小(hs為堤頂高程與水位的差值，H為設(shè)計(jì)波高)。
展開(kāi) 波浪荷載作用下樁樁體變形分析
波浪荷載作用下樁樁體變形分析
植被對(duì)波浪作用下床面切應(yīng)力影響的數(shù)值模擬分析
植被對(duì)波浪作用下床面切應(yīng)力影響的數(shù)值模擬分析
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摘要
本文基于OpenFOAM建立三維波浪數(shù)值水槽，模擬計(jì)算植被水域波浪作用下的床面切應(yīng)力，分析了入射波高、植被密度、植被淹沒(méi)高度、水流對(duì)植被水域波浪作用下床面切應(yīng)力的影響。結(jié)果表明：純波時(shí)，由于植被的阻水作用，植被水域床面切應(yīng)力沿程衰減，其衰減程度與入射波高、植被密度及植被淹沒(méi)高度呈現(xiàn)正相關(guān)；與純波時(shí)相比，在波浪和同向流共同作用下正向床面切應(yīng)力幅值增大，負(fù)向床面切應(yīng)力幅值減小；弱水流對(duì)植被水域床面切應(yīng)力的大小及分布無(wú)明顯影響；強(qiáng)水流時(shí)，床面切應(yīng)力在植被水域先增大后逐漸減小并在植被水域后顯著降低。
展開(kāi) 基于hyperworks/ncode支架正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷E-N疲勞壽命分析 ￥15
靜強(qiáng)度分析：在hypermesh中首先將用戶界面選optistruct，然后對(duì)三維實(shí)體模型抽取中面然后進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分得到有限元模型，約束在螺栓孔連接處在1D面板中采用Bolt命令實(shí)現(xiàn)螺栓連接，零件之間的焊接單元采用1D面板中的rigid命令或者spot命令，支架的頂面采用rbe3命令一點(diǎn)與該面上所有的點(diǎn)進(jìn)行耦合，權(quán)重值為1，將力施加到該點(diǎn)上。將材料屬性，網(wǎng)格劃分，約束及加載，分析步等設(shè)置好以后提交進(jìn)行計(jì)算分析。其中，網(wǎng)格劃分時(shí)對(duì)于圓孔位置先對(duì)幾何體采用washer處理。
Vonmises應(yīng)力云圖
應(yīng)變?cè)茍D
E-N疲勞壽命分析：基于應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的損傷和壽命可以用來(lái)作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在疲勞壽命分析部分，主要是結(jié)合前面在hyperworks中靜態(tài)強(qiáng)度CAE分析下的相應(yīng)結(jié)果文件，導(dǎo)入到Ncode軟件中進(jìn)行相關(guān)疲勞分析，進(jìn)而得到支架在循環(huán)載荷（正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷)下的疲勞壽命，從而作為工程結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論依據(jù)。
展開(kāi) 
基于hyperworks/ncode支架正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷S-N疲勞壽命分析 ￥15
靜強(qiáng)度分析：在hypermesh中首先將用戶界面選optistruct，然后對(duì)三維實(shí)體模型抽取中面然后進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分得到有限元模型，約束在螺栓孔連接處在1D面板中采用Bolt命令實(shí)現(xiàn)螺栓連接，零件之間的焊接單元采用1D面板中的rigid命令或者spot命令，支架的頂面采用rbe3命令一點(diǎn)與該面上所有的點(diǎn)進(jìn)行耦合，權(quán)重值為1，將力施加到該點(diǎn)上。將材料屬性，網(wǎng)格劃分，約束及加載，分析步等設(shè)置好以后提交進(jìn)行計(jì)算分析。其中，網(wǎng)格劃分時(shí)對(duì)于圓孔位置先對(duì)幾何體采用washer處理。
Vonmises應(yīng)力云圖
位移云圖
S-N疲勞壽命分析：基于應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的損傷和壽命可以用來(lái)作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在疲勞壽命分析部分，主要是結(jié)合前面在hyperworks中靜態(tài)強(qiáng)度CAE分析下的相應(yīng)結(jié)果文件，導(dǎo)入到Ncode軟件中進(jìn)行相關(guān)疲勞分析，進(jìn)而得到支架在循環(huán)載荷（正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷)下的疲勞壽命，從而作為工程結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論依據(jù)。
展開(kāi) 基于hyperworks/ncode支架正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷E-N疲勞壽命分析 ￥15
靜強(qiáng)度分析：在hypermesh中首先將用戶界面選optistruct，然后對(duì)三維實(shí)體模型抽取中面然后進(jìn)行單元網(wǎng)格劃分得到有限元模型，約束在螺栓孔連接處在1D面板中采用Bolt命令實(shí)現(xiàn)螺栓連接，零件之間的焊接單元采用1D面板中的rigid命令或者spot命令，支架的頂面采用rbe3命令一點(diǎn)與該面上所有的點(diǎn)進(jìn)行耦合，權(quán)重值為1，將力施加到該點(diǎn)上。將材料屬性，網(wǎng)格劃分，約束及加載，分析步等設(shè)置好以后提交進(jìn)行計(jì)算分析。其中，網(wǎng)格劃分時(shí)對(duì)于圓孔位置先對(duì)幾何體采用washer處理。
Vonmises應(yīng)力云圖
應(yīng)變?cè)茍D
E-N疲勞壽命分析：基于應(yīng)力或者應(yīng)變疲勞分析的損傷和壽命可以用來(lái)作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在疲勞壽命分析部分，主要是結(jié)合前面在hyperworks中靜態(tài)強(qiáng)度CAE分析下的相應(yīng)結(jié)果文件，導(dǎo)入到Ncode軟件中進(jìn)行相關(guān)疲勞分析，進(jìn)而得到支架在循環(huán)載荷（正弦波循環(huán)載荷/白噪聲載荷)下的疲勞壽命，從而作為工程結(jié)構(gòu)改進(jìn)的理論依據(jù)。
展開(kāi) 某移動(dòng)罩下軌道梁，在移動(dòng)罩運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生較大變形，通過(guò)有限元分析，使用動(dòng)載荷分析 ￥20
某移動(dòng)罩下軌道梁（H型鋼），在移動(dòng)罩運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生較大變形，通過(guò)有限元分析，使用動(dòng)載荷分析
動(dòng)態(tài)載荷可依其作用方式的不同，分為以下三類：
1．構(gòu)件作加速運(yùn)動(dòng)。這時(shí)構(gòu)件的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)將受到與其加速度有關(guān)的慣性力作用，故此類問(wèn)題習(xí)慣上又稱為慣性力問(wèn)題。
2．載荷以一定的速度施加于構(gòu)件上，或者構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)突然受阻，這類問(wèn)題稱為沖擊問(wèn)題。
3．構(gòu)件受到的載荷或由載荷引起的應(yīng)力的大小或方向，是隨著時(shí)間而呈周期性變化的，這類問(wèn)題稱為交變應(yīng)力問(wèn)題。
本實(shí)例主要分析的是第三類動(dòng)載荷。
對(duì)軌道梁（H型鋼）的變形破壞有三種：1、截面變形破壞即隨著受力變大，截面自內(nèi)向外達(dá)到材料屈服點(diǎn)，發(fā)生強(qiáng)度破壞；2、整體失穩(wěn)構(gòu)件在受力情況下突然偏離原來(lái)受力變形位置，即為整體失穩(wěn)；3、局部失穩(wěn)即在載荷作用下，構(gòu)件出現(xiàn)波浪形失穩(wěn)。
本實(shí)例據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋應(yīng)為第三種形式。
1、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)信息
結(jié)構(gòu)類型：焊接H型鋼梁
設(shè)計(jì)分析軟件：ABAQUS
材料：各個(gè)構(gòu)件均采用Q235B；
二、載荷
1、恒載：軌道載荷30kg/m。
2、活載：移動(dòng)罩單輪靜載4000kg；移動(dòng)速度128.22m/min
3、結(jié)構(gòu)自重：軟件考慮。
三、建模
根據(jù)移動(dòng)罩圖紙建立模型。
有限元瞬態(tài)分析步驟：
幾何建模：細(xì)化載荷移動(dòng)路徑網(wǎng)格（尺寸≤1/10波長(zhǎng)）；
接觸定義：采用面-面接觸模擬輪軌/車橋相互作用；
載荷施加：通過(guò)APDL命令流或用戶子程序?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)載荷；
求解設(shè)置：時(shí)間步長(zhǎng)滿足 Δt≤Tmin?/10?為最小振動(dòng)周期）。
將各載荷添加于模型，其中移動(dòng)罩載荷使用ABAQUS中DLOAD子程序?qū)崿F(xiàn)，如圖1所示。
（a）高軌軌道梁尺寸
（b）高軌軌道梁模型及載荷
展開(kāi) 基于AMESim的汽車斜齒輪對(duì)接觸載荷軸承損失仿真分析
摘 要：為實(shí)現(xiàn)仿真模擬測(cè)量汽車斜齒輪接觸處的軸向和徑向載荷，并將其投影到軸承上，計(jì)算軸承損失中的載荷貢獻(xiàn)，以降低真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)成本，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，論文進(jìn)行了基于AMESim的汽車斜齒輪對(duì)接觸載荷軸承損失仿真研究。建立了汽車斜齒輪對(duì)仿真模型和基于徑向載荷、軸向載荷和潤(rùn)滑油引起的軸承損失數(shù)學(xué)模型，并給出其各自計(jì)算公式；建立了用于計(jì)算摩擦力矩的新斯凱孚（SKF）模型，更精確地計(jì)算滾動(dòng)軸承中產(chǎn)生的摩擦力矩；采用比例-積分-微分（PID）速度控制方法，在AMESim中進(jìn)行了仿真試驗(yàn)。仿真結(jié)果表明，模型很好地實(shí)現(xiàn)了汽車斜齒輪對(duì)接觸載荷軸承損失仿真，為軸承的徑向載荷和軸向載荷仿真測(cè)量與分析及軸承選型設(shè)計(jì)提供了參考。
關(guān)鍵詞：AMESim;汽車斜齒輪;軸承載荷;計(jì)算機(jī)仿真;
斜齒輪是汽車變速箱的重要零件，為汽車提供旋轉(zhuǎn)、變速、扭矩等驅(qū)動(dòng)能量[1,2,3,4]。軸承損失即軸承的功率損失，其損失主要與機(jī)油特性、負(fù)載力、材料變形和軸承設(shè)計(jì)密切相關(guān)。斜齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)往往需伴隨軸承承載與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，目前針對(duì)軸承零件的設(shè)計(jì)主要依據(jù)理論計(jì)算或通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)評(píng)估軸承的性能、壽命、磨損等情況，這導(dǎo)致在設(shè)計(jì)端消耗大量的人力、物力成本。為此，國(guó)內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量軸承設(shè)計(jì)與制造方面的研究[5,6,7,8]。程立等[9]提出了一種用于滾動(dòng)軸承退化特征提取的類Sigmoid函數(shù)的改進(jìn)模糊熵模型，并提出了一種基于灰關(guān)系的滾動(dòng)軸承性能退化評(píng)估方法，以建立滾動(dòng)軸承退化特征與可靠性之間的關(guān)系，通過(guò)物理實(shí)驗(yàn)表明改進(jìn)模糊熵模型可有效提取滾動(dòng)軸承性能退化特征，且可信度到95%以上，為軸承性能評(píng)估建模與損失分析提供了參考。MA等[10]論述了四接觸點(diǎn)球軸承是一種特殊的雙半內(nèi)圈結(jié)構(gòu)，在使用中具有動(dòng)態(tài)多點(diǎn)接觸特性，導(dǎo)致軸承摩擦、發(fā)熱和磨損率不同。
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