一种脐带缆填充结构优化方法技术

本发明专利技术公开了一种脐带缆填充结构优化方法，包括：根据脐带缆的填充形状建立脐带缆的几何模型，设置填充各边承受的压力阈值、模拟填充构件的受力特征、同时对各端点进行固定约束、限制模型平面内的平动和转动；采用变密度法对填充结构进行拓扑优化，以每个单元的密度为拓扑设计变量，采用静态柔度最小化作为目标函数，约束函数选择体积分数上限，设置上限初始值后进行优化迭代计算，根据计算结果对体积分数上限值进行调整，依据调整后的数值重新计算得出优化结构；对优化结构进行曲线拟合：根据构件受力特征去除外部边界上受载较小的尖角以及间断部分、并将结构内部的锯齿形边界拟合平滑。

【技术实现步骤摘要】
一种脐带缆填充结构优化方法
本专利技术涉及脐带缆
，尤其涉及一种脐带缆填充结构优化方法。
技术介绍
脐带缆在海洋工程中的应用有近50年的发展历史，已成功地从浅水扩展到了深水和超深水领域应用。脐带缆连接于上部浮体设施与水下生产系统之间，是深海油气开采的关键设备之一。主要由钢管、光缆、电缆、填充结构和铠装钢丝组成，为水下生产系统提供电力、液压动力及控制信号等，因此脐带缆也被称作水下生产系统的“神经线”。脐带缆截面各功能构件间存在较大空隙，在安装敷设和在位运行过程中，海底水压以及缆本身自重引起的拉力会对脐带缆内核产生径向挤压作用。填充结构用于支撑截面内各功能构件，填补空隙，有效地避免功能构件受到较大的挤压力，降低了各构件间摩擦；同时填充使截面结构更加密实，一定程度上提高了缆体截面径向刚度，增强脐带缆的拉伸刚度和抗拉性能。此外，填充充分的脐带缆结构能够增加缆体重量，确保结构稳定性。可见填充构件是脐带缆结构的重要组成部分之一。脐带缆填充方式如图1所示，可分为无填充、填充棒和密实填充三大类。在以往的工程实际中，有时为了方便而采用无填充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种脐带缆填充结构优化方法，其特征在于包括：/n根据脐带缆的异型填充结构形式建立脐带缆的几何模型，对该几何模型进行网格划分以及设置相应的材料属性；/n设置填充各边承受的压力阈值、模拟填充构件的受力特征、同时对各端点进行固定约束、限制模型平面内的平动和转动；/n采用变密度法对填充结构进行拓扑优化，以每个单元的密度为拓扑设计变量，采用静态柔度最小化作为目标函数，约束函数选择体积分数上限，设置上限初始值后进行优化迭代计算，根据计算结果对体积分数上限值进行调整，依据调整后的数值重新计算得出优化结构；/n对优化结构进行曲线拟合：根据构件受力特征去除外部边界上受载较小的尖角以及间断部分、并将结构内部的...

【技术特征摘要】
1.一种脐带缆填充结构优化方法，其特征在于包括：
根据脐带缆的异型填充结构形式建立脐带缆的几何模型，对该几何模型进行网格划分以及设置相应的材料属性；
设置填充各边承受的压力阈值、模拟填充构件的受力特征、同时对各端点进行固定约束、限制模型平面内的平动和转动；
采用变密度法对填充结构进行拓扑优化，以每个单元的密度为拓扑设计变量，采用静态柔度最小化作为目标函数，约束函数选择体积分数上限，设置上限初始值后进行优化迭代计算，根据计算结果对体积分数上限值进行调整，依据调整后的数值重新计算得出优化结构；
对优化结构进行曲线拟合：根据构件受力特征去除外部边界上受载较小的尖角以及间断部分、并将结构内部的锯齿形边界拟合平滑。


2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志勋，毛彦东，阎军，史冬岩，卢青针，吴尚华，袁振卿，邹科，胡海涛，秦安壮，陈金龙，尹原超，英玺蓬，周保顺，苏琦，步宇峰，王立夫，殷旭，朱鹏程，邢程程，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23