疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的可靠性分析

对疲劳累积损伤下海洋平台加强管节点的强度衰减进行了分析,得到了疲劳载荷和冲剪载荷作用下加强管节点各失效模式的当量寿命。在此基础上,综合考虑了冲剪载荷和疲劳载荷的相互作用,建立了节点寿命安全余量方程,计算了节点的可靠性指标和失效概率。通过算例计算了某导管架上一加强管节点在服役一定年限后,在地震和正常服役情况下的强度可靠性,以此判断节点加强环的选择尺寸是否满足要求。分析表明,提出的分析和计算是符合工程实际的,它为加强管节点在同时考虑冲剪失效和疲劳失效作用时的可靠性分析提供了一个合理方法。     

焊接残余应力对船舶结构疲劳裂纹扩展影响:综述

船舶结构的疲劳失效多在焊接接头处产生。疲劳裂纹扩展而导致的疲劳断裂是焊接接头疲劳失效的主要形式。焊接残余应力会对船舶焊接接头的疲劳裂纹扩展产生影响,而且在疲劳裂纹扩展的过程中残余应力会发生重分布现象,对裂纹扩展的影响更加复杂。文中对近年来国内外焊接残余应力对船舶结构疲劳裂纹扩展的影响进行归纳总结,将研究此问题的主要方法和研究成果进行分类,并指出了研究的不足之处以及发展趋势。     

基于改进McEvily裂纹扩展模型的新型钛合金疲劳可靠性分析

针对传统的Paris裂纹扩展模型在可靠性研究中不能考虑小裂纹扩展过程的问题,本文基于改进McEvily裂纹扩展模型,建立疲劳可靠性的极限状态计算方程,采用一次二阶矩验算点法对可靠度指标及其参数敏感性进行计算分析。通过与基于Paris裂纹扩展模型的可靠性结果对比表明:改进McEvily裂纹扩展模型下的可靠度指标为4.17,在Paris裂纹扩展模型下的可靠度指标为4.08,Paris模型只考虑了裂纹稳定扩展的过程,其可靠性计算结果更为保守;通过参数灵敏度分析得知,不确定变量中的材料参数m、初始裂纹尺寸a0、临界裂纹尺寸ac对可靠度指标有较大程度的影响。小裂纹扩展阶段的主要影响参数即裂纹闭合水平k,其变异系数对失效概率的影响较小但系数达到0.16时失效速率有进一步增长趋势。     

声发射在港口设备安全评估中的应用

本文介绍了当前我国港口起重机械的安全评估方法和使用现状,以及对当前港口起重机械结构主要失效模式进行了分析;裂纹类缺陷是导致港机结构失效的主要原因之一,所以基于断裂力学的安全评估方法更为准确有效。声发射技术作为检测活动裂纹的有效手段被广泛应用于工业领域,在港口机械结构安全评估中也得到应用。     

夹芯结构的疲劳裂纹损伤扩展研究

本文以夹芯复合材料板的疲劳试验为基础,结合裂纹探测技术对疲劳裂纹扩展及累积损伤过程进行了检测,实现了全寿期内裂纹发生、扩展直至最终破坏的整个疲劳累积失效过程的追踪。基于累积损伤追踪过程的数据规律,提出了适用于夹芯复合材料结构疲劳渐变累积损伤过程的材料性能渐降模型,建立了以剩余刚度为表征参量的复合材料结构的疲劳累积损伤状态量D的失效准则,最后推导了夹芯复合材料板在面内弯曲受载路径下,结构疲劳寿命的预测力学模型。     

球扁钢疲劳裂纹扩展的实验及数值预报方法

球扁钢被广泛用于船舶和桥梁等钢结构,掌握其疲劳裂纹扩展规律对准确预报结构疲劳寿命有着重要的意义。该文基于表面裂纹名义开口位移(NCOD)的测量数据,对全尺寸船用球扁钢三维疲劳裂纹形状进行了预报;并利用二维Paris公式,采用有限元数值分析方法,对裂纹扩展过程进行了预报;最后通过船舶节点的疲劳试验,验证了该疲劳裂纹预报方法的可行性。文中提出的疲劳裂纹扩展预报方法可为球扁钢的失效判据提供参考依据。     

循环载荷下AH32钢低周疲劳与累积塑性破坏交互作用试验研究

文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究.试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响.试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏.在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性.     

循环载荷下AH32钢低周疲劳与累积塑性破坏交互作用试验研究（英文）

文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究。试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响。试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏。在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性。     

船舶柴油机活塞环断裂原因分析

检测某轮中速大功率柴油主机失效活塞环的基体材料及腐蚀产物的成分,用扫描电镜观察活塞环的显微组织和裂纹形态。分析认为,活塞环显微组织中,片状石墨分布不均匀,尺寸相差大,磷共晶未呈网状分布,降低了活塞环的耐磨性和耐蚀性,是该活塞环失效的重要原因,而燃烧产物中钒和硫的氧化物对活塞环表面的腐蚀,则是导致该活塞环产生裂纹并最终断裂的主要原因。     

服役中后期海洋平台的安全寿命评估与维修决策

平台在服役过程中受到海浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤,因而海洋平台结构的完整性、安全可靠性评估对于后期及超龄服役的海洋平台来说是十分重要的.科学合理地制定海洋平台的操作及检维修策略是平台安全经济运行的保证.相关研究和观测表明海洋平台结构的疲劳热点部位是在构件相互连接的连接焊缝焊趾处.其疲劳进程是焊趾处萌生裂纹或已存在裂纹类缺陷在疲劳载荷作用下形成长裂纹及其之后的扩展直至临界裂纹尺寸而失效.这一失效模式的结构可以采用基于断裂力学的安全评估和寿命预测方法进行评估,而且该失效过程的各个阶段都可以采用无损检测的方法对裂纹进行检测,检测结果可作为前次评定的验证又作为当前评估及寿命预测的输入,为后期或超期服役平台的安全性评估并由此制定该平台的操作及检维修策略提供方法和手段.     

On the effect of the ply stacking sequence on the failure of composite pipes under external pressure

The use of high performance structural composites has become very important over the last decades, especially where weight is an essential factor. Particularly in the oil and gas industry, several designs of composite pipes for deep water applications have been recently proposed as competitive solutions against traditional steel pipes. Thus, it is important to assess the performance of composite pipes under high external pressure in order to avoid pipe failure or overconservative designs. In this paper, experimental tests of different composite pipe configurations are performed and then compared to analytical and numerical predictions. Unlike the case of internal pressure loads, the collapse pressure of composite pipes depends on the initial ovality and on the ply stacking sequence. The collapse resistance of different composite pipes is firstly studied through simplified analytical equations combined with different failure criteria. Then, a finite element model is developed using a progressive failure criterion [1]. Both analytical and numerical failure predictions were compared to experimental tests carried out on four composite pipes produced with different ply stacking sequence by the filament winding method [2]. An experimental-numerical-analytical comparison shows that numerical and analytical models provide results in good agreement with those obtained experimentally. Finally, a parametric analysis is carried out to show the effect of ovality and ply stacking sequence on the failure pressure of composite pipes.     

基于事故界限的客船安全返港能力评估分析方法

客船安全返港能力评估是客船设计的重要部分。根据海安会通函和SOLAS公约相关要求和目的,论述了一种基于事故界限的客船安全返港能力评估分析方法。通过设定事故界限,制作安全返港界限分析表,量化分析事故后系统故障和剩余系统情况,具有准确,全面和追溯性强的特点,可避免事故设定和系统故障遗漏,并可以根据要求扩展分析范围。     

舰载直升机对潜跟踪兵力需求研究

从解决舰载直升机对潜跟踪时兵力需求问题出发,运用运筹分析的思想,通过对舰载直升机对潜跟踪过程的分析,建立了在一定跟踪概率前提下所需舰载直升机数量的计算模型。     

一种视频图像船舶吃水线自动检测方法

针对在船舶吃水线自动检测过程中水迹线边缘带来的干扰,提出一种基于图像处理的船舶吃水线自动检测方法。该方法实时提取船舶水尺视频图像,利用Canny算子进行边缘检测,几何校正后,利用霍夫变换检测出水迹线和吃水线位置,最后通过位置比较,去除处在上方的水迹线,从而得到准确的吃水线位置。实验结果表明,该方法对船舶实际吃水线的检测是有效的。     

计算机模拟航迹在船舶碰撞分析中的应用研究

本文以1989年4月21日在我国台湾海峡G轮和T轮的碰撞为典型实例,以双方的事故申报记载不全,证词记录有疑点,不能确定两船在碰撞前的实际航迹为前提,通过计算机技术的图象处理,模拟事故双方在碰撞前的航迹的可能变化,结合当时的环境条件,选择最可能的碰撞航迹,从而可以判断出碰撞前两船各自的操纵情况,直观明瞭,初步探讨了一种模糊航迹的判断方法。模拟的航迹可以永久存档,弥补了船舶文件的不足和检验了事故双方陈述的正确性,为正确分析碰撞事故的原因提供了科学依据。     

Active response control of an offshore structure under wave loads using a modified probabilistic neural network

Offshore structures are subjected to wave, wind, and earthquake loads. The failure of offshore structures can cause sea pollution as well as loss of property and life. Therefore, the safety of such structures is an important issue. The reduction of the dynamic response of an offshore structure subjected to wind-generated random ocean waves is another critical problem with regard to the serviceability, fatigue life, and safety of the structure. In this article, the responses of offshore structures under random ocean waves are controlled using a modified probabilistic neural network (MPNN). As a more advanced method, it uses the global probability density function (PDF) produced by summing the heterogeneous local PDFs automatically determined from the individual standard deviation of each variable. The state vectors in a state-space model of a structure and the resulting control forces made by a linear quadratic regulator algorithm were used to generate the training patterns for the MPNN and a conventional multilayer perceptron (MLP). The results were compared with those produced by back-propagation based on the MLP. The proposed MPNN method shows good results not only in controlling the responses but also in terms of the computation time.     

广义示踪稀释模型水平流速计算原理的再思考

前人建立的广义示踪稀释物理模型是在单孔点稀释法基础上直接推广的,单孔点稀释法的前提是流量守恒。但是由于垂向流的产生,使得在广义稀释模型中流量的条件很难成立。本文试图从示踪剂质量守恒的角度建立新的广义示踪稀释物理模型中关于水平流速的计算方法,并建立相应的程序的关键部算法。     

复合材料层合板螺栓连接接头极限强度分析

对基于不同渐进失效准则计算复合材料层合板螺栓连接接头极限承载力的高精度预报方法展开研究。基于Abaqus有限元软件,采用USDFLD子程序对接头进行渐进失效分析。分别采用最大应力准则、蔡-希尔失效判据、霍夫曼失效准则、蔡-吴失效准则、哈辛失效准则等5种失效准则进行数值计算。建立不同的场变量描述纤维、基体、界面的损伤状态,研究复合材料层合板螺栓连接接头在拉伸载荷作用下的损伤发展过程。研究表明,基于这5种失效准则计算的有限元仿真结果均与试验值较为接近,其中采用纤维失效和基体失效分开考虑的哈辛失效准则计算的复合材料层合板螺栓连接接头的极限强度与试验结果的准确度吻合最好,较适用于复合材料螺栓连接结构的有限元仿真。     

近距空爆载荷下钢板/聚脲复合结构动响应特性仿真

[目的]为探讨聚脲涂层对钢板抗爆性能的提升机制,掌握背涂聚脲层对钢板动响应特性的影响规律,对钢板/聚脲复合结构的抗爆动响应过程进行仿真研究。[方法]采用LS-DYNA软件对钢板/聚脲复合结构在近距空爆载荷作用下的变形/失效过程及吸能机制进行数值仿真,并与文献试验结果进行对比,验证数值仿真方法的合理性和准确性。在此基础上,进一步分析前侧钢板层与背侧聚脲层的厚度配比及强度配比对结构变形/失效及能量吸收的影响。[结果]结果表明:背侧聚脲层在抗爆过程中存在二次崩落现象,其崩落碎片动能在后侧聚脲层总吸能中占主导地位;随着钢板-聚脲厚度比值的增加,前侧钢板层的最大塑性变形先减小后增大;随着强度比值增大,钢板的最大塑性变形和聚脲的吸能占比均单调减小。近距空爆载荷作用下,由于崩落而形成的碎片动能是后侧聚脲层的主要吸能方式;总面密度不变时,钢板/聚脲复合结构存在抗爆性能最优的厚度配比;强度比值的增大会降低聚脲层的吸能占比,同时提升结构的整体抗爆性能。[结论]研究结果可为钢板/聚脲复合结构的抗爆防护设计提供参考。     

船体复合材料帽型加筋板渐进破坏分析

复合材料加筋板复杂的破坏过程与失效形式增加了应用难度。以面外均布载荷与面内压缩联合作用下的夹芯复合材料帽型加筋板为研究对象,在通过试验结果验证非线性有限元方法准确性的基础上,基于复合材料的hashin准则与胶层界面的最大应力准则展开渐进破坏分析,讨论了极限载荷、破坏模式及失效机理。采用有限元子模型技术对中段破坏区域建模,基于Shokrieh-Hashin准则进行局部破坏分析,讨论蒙皮的铺层损伤规律。结果表明:加筋板呈整体一阶屈曲破坏,极限载荷为316.8 kN;壁板下蒙皮的纤维压缩失效是导致加筋板整体破坏的原因;各铺层的面内失效规律基本相同,蒙皮的纤维压缩失效从外层逐渐向内层扩展,且扩展速率逐渐降低。