具有中心穿透裂纹缺陷的矩形板极限拉伸强度分析

本文利用弹塑性有限元分析结果对现有的裂纹板的拉伸极限强度简化公式进行了修正，得到了与实验结果比较吻合的修正公式，并且以受单向拉伸、具有中心穿透裂纹的正方形板为例，借助弹塑性断裂力学的理论推导了断裂控制基础上该材料的极限拉伸强度计算公式，从而从理论上解释了修正公式的合理性。     

新型水下RTP管楔块夹紧式接头设计与分析研究

针对适用于水下的6英寸非金属粘结性RTP管,设计了新型的楔块夹紧式接头。使用SolidWorks软件进行了结构设计,并基于有限元理论建立了有限元分析模型,采用ABAQUS有限元分析软件对楔块夹紧式接头系统在极限工作内压和轴向拉伸条件下进行静态分析。得到了该新型楔块夹紧式接头系统在极限工作内压条件下的Von Mises应力、接触应力和剪切应力,并按照DNV设计规范对接头所受应力进行校核,验证了新型楔块夹紧式接头系统的设计可行性与结构可靠性,同时探究了该楔块夹紧式接头在设计制造以及安装时遇到的一些问题,给出了相关的设计、加工、安装和使用方面的建议,为国内水下油气管线的发展和使用提供帮助。     

偏心裂纹缺陷板的应力强度因子和极限拉伸强度分析

疲劳裂纹对船舶结构强度具有不可忽视的削弱作用,在过去的研究中,主要从断裂力学的角度对疲劳裂纹应力场进行分析,而对于静态裂纹板的极限强度的探讨相对较少.本文在有限元计算的基础上对具有偏心裂纹缺陷的矩形板的应力强度因子和极限拉伸强度进行了分析.对于偏心裂纹应力强度因子,在计算方法上有效地简化了文献[5]中提出的大单元有限元计算模型,并且用于分析裂纹偏心度对于应力强度因子的影响.对于偏心裂纹延性板,采用弹塑性有限元进行了大量的组合计算,分析了相对裂纹长度、材料屈强比和裂纹偏心度对板的拉伸极限强度的影响,并给出了方便计算的回归公式.该回归公式包含了多个参数对板的极限拉伸强度的影响,与实验结果吻合较好.     

轴向长腐蚀管道极限承载力研究

腐蚀是引起海底管道破坏的重要原因之一,其中轴向长腐蚀是海底管道常见的腐蚀形式.文中采用非线性有限元方法,对轴向长腐蚀海底管道进行了内压荷载作用下的破坏机理的研究.并分析了腐蚀长度,腐蚀深度和腐蚀位置对海底管道失效压力的影响.根据有限元分析结果,回归得到适用于轴向腐蚀海底管道极限失效压力的计算公式,并与试验结果吻合较好,为长腐蚀海底管道的评估提供依据.     

土工格栅加固港区道路基层效果分析

我国华南港区,高温多雨,因荷载轮压很大造成路面不同程度的破坏。港区道路基层强度承载能力决定港区道路使用性能。考虑港区深软土地基,基于塑性理论,运用有限元软件模拟分析土工格栅加固港区道路基层效果。分析研究表明,采用有限元方法模拟土工格栅加固港区基层的结果与试验段结果相对应;弯沉与极限荷载成反比关系,弯沉值小,极限荷载大,表明土工格栅能提高港区基层结构承载能力,并且,土工格栅放置位置越接近面层,加固效果越好。     

剪力与拉拔力共同作用下焊钉受力性能分析

运用有限元软件ABAQUS,分别对焊钉单纯受剪力作用和拉剪组合作用下的受力性能进行非线性有限元分析,得到在不同拉力作用下焊钉的荷载-滑移曲线,进而分析结构的应力分布状态、破坏形式以及混凝土损伤等情况.研究结果表明:焊钉承受的拉拔力越大,焊钉就越早进入弹塑性阶段,焊钉的极限承载能力就越低.单纯受剪力作用的焊钉承载能力要优于拉剪共同作用下的焊钉,当拉拔力分别为0.2T_u、0.4T_u和0.6T_u时,焊钉的极限剪力值与单纯受剪相比分别下降了2.77%、11.66%和24.48%.焊钉拉剪极限承载力有限元计算值与Takami和McMakin的建议公式计算结果较为接近,能够反映焊钉的真实受力状况.本研究结果对全面了解焊钉在组合荷载作用下的受力性能具有重要的意义.     

考虑桩-土作用的PHC管桩极限变形及其影响因素分析

单调荷载作用下PHC管桩的极限变形是判断结构损伤的一项重要参数。为了解桩、土参数对PHC管桩在单调荷载作用下变形的影响,采用ABAQUS有限元软件的纤维梁单元模型和共结点法,建立考虑桩土相互作用的PHC管桩有限元模型,使用P-y土弹簧模拟桩土相互作用,混凝土采用UCONCRETE03本构模型,预应力纵筋采用USTEEL02本构模型,分析配筋率、桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比等参数对PHC管桩极限变形的影响规律。计算结果表明:桩基极限位移随桩基配筋率的提高而增加,但随桩基入土深度、土体不排水抗剪强度、轴压比的增加而减少,并拟合单调荷载作用下的PHC桩基极限位移的计算公式。     

基于半数值方法的脐带缆拉弯能力曲线分析研究

水下生产系统脐带缆连接于水上主控站与海底管汇控制执行器之间,在安装和在位运行时脐带缆的受力情况复杂,其中工作内压下拉伸与弯曲组合形式的荷载是脐带缆承受的最显著工况之一,因此分析缆体截面拉-弯性能曲线有着重要的工程指导意义。文章首先采用理论公式对脐带缆内部关键构件钢管进行拉伸和弯曲荷载下受力分析并得到应力应变响应;同时构建脐带缆二维精细数值模型,考虑构件之间的相互作用与摩擦,分析径向外压与工作内压共同作用下缆体截面应力分布情况。通过提取钢管上热点应力并与理论结果相结合得到相应的拉—弯能力曲线。其结果同传统理论方法比较更加保守可信,可确保脐带缆在安装和在位工作时的安全运行。同时,为海洋工程管缆结构抗荷载能力设计提供一条可行途径。     

钢带软管内压和弯曲研究

复合材料管已成为管道发展的热点和趋势。文中对钢带软管在同时受到内压和弯曲组合载荷作用下的力学性能进行了研究。基于建立的钢带软管的环向和径向力学平衡方程,提出了不同弯曲半径下该种类型管道的爆破压力理论计算方法。文中还进行了有限元数值模拟,并与理论计算结果对比分析,分析结果表明文中提出的爆破压力计算方法可作为此类管在同时受到内压及弯曲组合载荷作用下的通用算法,为解决此类工程问题提供重要参考。     

Matlab在有限元塑性极限分析下限法中的应用

有限元塑性极限分析下限法是结合有限元和数学规划方法求解结构极限荷载的一种新方法,然而该方法随之带来的异常稀疏的超大规模线性规划问题在求解时遇到了很大困难。本文运用Matlab优化工具箱内置的内点算法成功地解决了上述问题,算例结果表明本文方法的可靠性。     

钢带软管内压和弯曲研究（英文）

复合材料管已成为管道发展的热点和趋势。文中对钢带软管在同时受到内压和弯曲组合载荷作用下的力学性能进行了研究。基于建立的钢带软管的环向和径向力学平衡方程,提出了不同弯曲半径下该种类型管道的爆破压力理论计算方法。文中还进行了有限元数值模拟,并与理论计算结果对比分析,分析结果表明文中提出的爆破压力计算方法可作为此类管在同时受到内压及弯曲组合载荷作用下的通用算法,为解决此类工程问题提供重要参考。     

基于J积分的含裂纹加筋板在单轴拉伸载荷下的极限强度计算

为研究含裂纹加筋板的极限拉伸强度,本文建立一系列不同长细比、不同裂纹长度、不同裂纹位置的含裂纹加筋板有限元模型,并基于J积分理论对其在单轴拉伸载荷下的极限强度进行了计算。结果发现含裂纹加筋板极限拉伸强度随加筋板长细比的增大略有减小,但减小的程度并不明显;含裂纹加筋板极限拉伸强度随裂纹长度的增大而减小,且减小的幅度逐渐增大;加强筋上的裂纹对含裂纹加筋板极限强度的影响小于底板上的裂纹,而裂纹同时出现在底板和加强筋上时对含裂纹加筋板极限拉伸强度的影响最大。表明含贯穿型裂纹的加筋板在单轴拉伸载荷下的剩余强度对加筋板长细比不敏感,而对裂纹长度较为敏感。     

基于J积分的含裂纹加筋板在单轴拉伸载荷下的极限强度计算

为研究含裂纹加筋板的极限拉伸强度,本文建立一系列不同长细比、不同裂纹长度、不同裂纹位置的含裂纹加筋板有限元模型,并基于J积分理论对其在单轴拉伸载荷下的极限强度进行了计算。结果发现含裂纹加筋板极限拉伸强度随加筋板长细比的增大略有减小,但减小的程度并不明显;含裂纹加筋板极限拉伸强度随裂纹长度的增大而减小,且减小的幅度逐渐增大;加强筋上的裂纹对含裂纹加筋板极限强度的影响小于底板上的裂纹,而裂纹同时出现在底板和加强筋上时对含裂纹加筋板极限拉伸强度的影响最大。表明含贯穿型裂纹的加筋板在单轴拉伸载荷下的剩余强度对加筋板长细比不敏感,而对裂纹长度较为敏感。     

循环载荷混合作用下加筋板格极限强度的研究

通过采用非线性有限元软件ABAQUS进行循环载荷作用下加筋板格的极限强度研究,获得循环载荷作用下加筋板结构中残余应力、侧向荷载、随动强化及循环应变幅混合作用对极限强度的影响规律。数值结果显示:加筋板在0.16 MPa侧压、15%残余压应力、3.2倍屈服应变幅下,循环4次后的极限强度下降达39%,这表明循环载荷混合作用对极限强度的影响是不可忽视的。该研究成果对于进一步理解和研究船体梁在循环载荷作用下的递增塑性破坏的机理具有一定的理论价值和实用价值。     

深水大直径超长桩基础承载性能研究

选取合适的土的本构关系模型,利用有限元软件ABAQUS对龙潭沟大桥下部深水超长桩基础进行有限元分析,通过改变桩基础的桩长、桩径、长径比分析计算龙潭沟大桥桩基础的承载力,得到桩长、桩径、长径比分别变化时桩基础的极限荷载-极限位移关系,以及相应的刚度、桩端阻力/桩顶荷载、桩身压缩量/桩顶位移的变化规律,为工程中桩基础合理选型和尺寸设计提供参考依据。     

中心穿透裂纹板在复杂载荷作用下的剩余极限强度分析

为了深入研究复杂载荷作用下的含中心穿透裂纹板的剩余极限强度,利用弹塑性有限元分析方法对现有的具有中心穿透裂纹板进行了双向拉伸载荷下的极限拉伸强度分析,得到了与实验结果比较吻合的结果;系列有限元计算结果表明,结构剩余极限强度随有效裂纹长度的增大而线性降低,并推导了具有较高精度的极限拉伸强度计算公式;最后对轴向压缩载荷作用下的具有初始挠度的中心穿透裂纹板进行了剩余极限强度分析,分析了裂纹参数和结构初始缺陷对其相对剩余极限强度的影响.计算结果表明,此时结构的剩余极限强度主要取决于结构中存在的初始缺陷的大小.     

基于有限元极限平衡法的斜坡式护岸稳定性分析

运用静力极限平衡法和有限元极限平衡法,对典型斜坡式护岸设计断面的安全系数进行计算和对比,研究浸润面计算方法、水位差和坡顶荷载对边坡稳定安全系数的影响。计算结果表明:有限元极限平衡法计算出的有效剪应力场可以直观反映滑动圆弧的存在区域,计算结果相对保守;浸润面的计算方法对于复杂土体而言影响有限;由于孔隙水压力的影响,水位差因素对于静力极限平衡法和有限元极限平衡法计算结果的影响呈现相反趋势;随着坡顶载荷增加,静力极限平衡法和有限元极限平衡法的计算结果趋势相同,但简化的Fellenius法的计算结果和有限元结果更加接近。     

层状土地基条件下具桩靴自升式钻井船插桩深度分析研究

应用有限元数值模拟方法,研究了自升式钻井船的桩靴在复杂层状地基土中贯入一定深度时的地层响应情况,取得了桩靴贯入过程中地基土破坏形式、荷载影响深度、不同承载力计算方法的适用性等多方面认识。在上硬下软及上软下硬的层状土中,所有公式的计算结果无论在数值还是趋势方面都与有限元模拟成果相差较大,这主要是由于单一的公式未考虑到插桩荷载影响深度内下伏不同地层对总承载力的贡献。有限元模拟成果显示,在3. 0B深度范围插桩荷载影响较大;桩靴自上覆硬土层贯入软土层时,会有一定厚度的硬土被压入到软土层,且厚度随插入深度变化,导致出现地层结构的动态重分布。根据层状地层中有限元模拟成果,提出了考虑到3. 0B深度范围所有地层的强度贡献、并考虑地层结构动态重分布的桩靴下地基土极限承载力计算方法,其计算结果与有限元模拟成果最为接近。工程实例计算表明,得出的计算结果以及有限元模拟结果都与实际插桩深度较为接近。     

含有腐蚀缺陷海底管线失效压力研究

腐蚀是引起海底管线破坏的一种重要原因.采用非线性有限元方法,对含有腐蚀缺陷的海底管线进行了内压作用下的极限承载力分析.研究了腐蚀长度、深度、宽度、径厚比对海底管线的破坏机理和对失效压力的影响,提出了含有腐蚀缺陷的受内压作用的海底管线失效压力计算公式.与试验结果及各种规范和方法进行了对比,证明该方法是有效的,为腐蚀海底管线的评估提供了依据.     

海上风电桶型结构安全与基础承载力计算

为了研究海上风电桶型结构型式与地基承载力特征,基于有限元建立吸力桶结构与地基的三维数值模型,采用有限差分法计算风电结构与海床地基的变形与屈服,分析不同荷载模式下结构变形与荷载的变化关系,以及地基基础的极限承载特性,通过研究单一极限荷载(水平荷载、竖向荷载、弯矩)作用下桶型结构的变形、安全稳定性以及地基的极限承载特性。研究结果可为海上风电场吸力桶结构的设计与选型、安全运行以及地基长期稳定性提供参考。