原创《大型军用方舱结构设计有限元》：关于免费方舱论文范文在这里免费下载与阅读,为您的方舱相关论文写作提供资料。
摘 要：随着电子计算机的迅猛发展,有限元分析技术在军用方舱的设计,尤其是在非標、异型、扩展等方舱的结构稳定性分析方面得到了广泛的应用,取得了显著的成效.为此,本文在充分掌握方舱概况的基础上,结合具体案例,对大型军用方舱结构设计有限元相关内容进行了分析和探究.
关键词：方舱；结构设计；有限元
1 方舱的概况
方舱是指用各种坚固材料有机的组合在一起,,形成的方便,可移动的整体.本词来自于美军的军事术语,直接来讲就是一个可以活动的"房子",里面具备先进指挥系统.方舱类似于集装箱,其标准也是参考集装箱标准制定的,根据需求不同,装载不同的设备及装置.和集装箱对比,方舱具有更高的可靠性、电磁兼容性、气密性、隔热性等.由于军事领域的需要,我国机动部队也参照美军进行建设,因此在我国军方出现了方舱.我国大概从上个世纪80年代初开始了方舱的研制工作,最初的方舱为骨架式结构,外形、内饰均受其骨架限制；经过多年的发展,现已具备国际一流技术,均为大板方舱,各个面均为整板,外形美观且可靠性高.目前方舱广泛应用于军民领域,军品主要参考美军进行建制,民品广泛应用于各类特种车辆：应急通信车、电站车、部分房车等.
2 案例分析
某大型军用方舱（以下简称方舱）属非标方舱,长x宽X高为6000Inlnx3lOO mm x 2 1 00 mm（军用标准方舱宽度的最大值为2 438 rnm,方舱内无隔墙,方舱自重不允许超标,这就为方舱的强度和刚度设计增加了难度.为了保证该方舱能够在各种使用条件下,具有足够的强度和刚度满足使用要求,在方舱的结构设计完成后,必须对其进行应力分析.本文的有限元计算是在大型通用分析软件IDEAS在SGI工作站上完成的.
3 方舱结构设计要点
3.1 方舱的结构设计
根据方舱的自重要求,结合工厂成熟的生产工艺装备特点,方舱仍采用大板式结构,整个舱体主要由六块夹层复合板、滑橇、铸钢角件和内、外角型件组装而成.复合板为夹筋夹层结构,外蒙皮为硬铝合金板ZA12一T4,内蒙皮为冷轧钢板Q235A,内、外蒙皮之间为硬质聚氨酷泡沫塑料.为了保证该方舱有足够的强度和刚度,在结构设计中主要采取以下措施：
（1）在每块夹层板内增加圈梁.圈梁采用抗扭性好的方形管材料,并和板内的加强筋可靠地连接在一起,形成骨架式夹层板.
（2）底板的骨架材料采用优质碳素结构钢,以增加其抗弯性和承载性.
（3）加大滑橇断面尺寸,并在滑橇内部沿长度方向增加V型加强筋,以增加滑橇的抗弯性能.
（4）加大底板和侧板的聚氨酷发泡密度,在重量增加相对不多的情况下,能有效提高夹层板的机械性能.
3.2 方舱的载荷要求
方舱应能够承受5 000kg的载荷.方舱承载后,应满足空中吊运的要求.方舱承载后,应能够承受3根直径为50mm的滚杠匕的支撑和移动.考虑到实际中,3根滚杠有可能不会同时受力,为了安全,下面按2根滚杠进行计算分析.
4 方舱结构设计的有限元分析
根据方舱的载荷要求,需要按三种工况进行有限元分析：即平台支撑仁况、整体起吊工况和整体滚杠工况.有限元分析的流程为：选取单元、建立模型、定义约束条件、求解设置、求解运算、输出结果和分析汇总.
4.1 有限元模型的建立
根据方舱工：程设计图的尺寸和结构形式,可对部分结构进行适当简化,将上边的电源门和下边的开关门合并,视为一扇大门,对其它尺寸较小的孔日的影响忽略不计.
根据方舱的结构特点,结构离散采用了梁单元和板单元,夹层板中的门框按梁单元考虑,其中梁单元8种,板单元l种,经过等刚度变换,将复合夹层板等效为巧mm厚的铝板,通过网络划分,共划分了7963个节点和13498个单元,其中梁单元11020个,板单元2478个.
4.2 方舱组成材料的特性参数
方舱的外蒙皮材料为硬铝合金板2A12一T4,内蒙皮、滑橇材料为冷轧钢板Q235A,由于采取了等刚度变换,内、外蒙皮之间的硬质聚氨酯泡沫塑料不予考虑.
4.3 计算结果及分析
（1）平台支撑工况.当舱内地板上均布5000kg载荷时,其最大应力出现在底板的滑橇上,最大应力值为53.1 MPa,小于材料的屈服强度,在材料的弹性变形范围之内.其最大位移发生在底板上,最大位移量为0.399 mm,变形量很小.
（2）整体起吊工况.方舱的整体吊运,是为了便于方舱的装车运输.在起吊过程中,整体起吊工况应力图况及变形程度将直接影响到方舱的使用要求.配载后的起吊,其最人应力值为177 MPa,发生在底板的滑撬上,在材料的弹性变形范围之内；而其最大位移为20.5 mm,发生在底板的中心部位,对纵向刚度的要求是纵向挠曲不大于25 mm,因此,该工况最大位移满足电子行业军用标准.
（3）整体滚杠工况.在滚杠过程中,底板的滑橇上产生的应用最大,为225mpa,虽然也在材料的弹性变形范围之内,但已接近材料的屈服强度,显然是由于滑橇和滚杠接触点处的压强增大所致.在滚杠过程中,最大位移量为1.49mm,发生在底板上,变形量较小.
（4）结论.在以上工况下,位移最大的工况是方舱的起吊工况,最大位移量为20.5 mm,符合相关标准,其余两种工况的位移量都很小；应力最大的工况是方舱的滚杠工况,最大应力值为225 MPa,在材料的弹性变形范围之内,其余两种工况的应力都较小.因此,方舱的结构设计能够满足方舱的强度和刚度的要求.
由此可见,起吊工况、滚杠工况的安全系数偏低,这里未考虑方舱内、外角形件和铸钢角件的加强作用,而且滚杠工况是按2根滚杠计算分析的.该方舱的试验结果表明,其各项性能指标均达到了设计标准,完全符合使用要求,说明本文的有限元分析的结果合理、可信,同时也可为今后同类产品的研制设计提供一定的参考.
5 结束语
综上所述,方舱作为一种通用的设备装载平台,具有较强的机动性和环境适应性,日渐进入到更多的应用领域,因此迫切需要一套科学的理论和分析方法,来指导方舱的研制和生产.论文利用有限元技术对大型军用方舱进行了结构性能研究.基于方舱特殊的环境使用要求,对方舱结构设计要点及有限元的分析,可得出三种工况要求的方舱结构设计基本思路,对提高方舱产品的技术水平具有借鉴意义.
参考文献
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方舱论文参考资料：
结论：大型军用方舱结构设计有限元为适合方舱论文写作的大学硕士及相关本科毕业论文，相关军用方舱生产厂家开题报告范文和学术职称论文参考文献下载。
