双曲壳的非线性动力分析(英文)

本文用实时动力松弛法分析了具有材料和几何非线性的双曲壳的动力响应。采用 Mises 屈服准则和结合应变强化理论的 Prandtl-Reuss 流动规律导得适宜的弹塑性本构关系。在介绍求解运动方程方法时特别论述了估算时间步长大小问题。对不同网格尺寸和沿厚度弹塑性层数对结果精度的影响也作了讨论。最后,以受突加均匀外压的浅球壳为例进行了分析,其结果与文献中解相当吻合。     

自增强外压球壳应力强度计算与分析

基于弹塑性变形理论,对厚壁外压球壳弹塑性变形进行了分析,研究结果为自增强技术在外压球壳上的应用提供了计算方法与数值依据。利用Abaqus对7000m载人潜器上一单开孔球壳进行了自增强模拟计算,计算结果表明,自增强处理后球壳上及穿舱件盘处结构应力下降明显,结构应力分布趋于均匀统一,有助于提高球壳体疲劳寿命。     

加肋轴对称旋转壳非线性稳定性分析

应用Total Lagrange描述、弹塑性本构关系及非线性壳体理论,建立加肋轴对称旋转壳的非线性稳定性分析的控制方程.将所求得的控制方程应用于截锥壳单元,推导出截锥壳单元的非线性稳定性分析的有限元列式,用截锥壳单元离散和逼近加肋轴对称旋转壳,构成有限元分析模型,从而建立了分析加肋轴对称旋转壳稳定性分析的有限元模型.应用所获得的有限元列式,由平衡路径追踪,求出结构的弹性极值点载荷和弹塑性极值点载荷,将所求得的极值点载荷适当地划分成多个载荷步,求出相应的位移增量,在每一个增量步作特征值分析,由特征值分析求出非线性失稳临界载荷.文中分别将本方法与材料的弹性本构关系和弹塑性本构关系相结合,采用Crisfield圆弧加载法对某精车模型进行平衡路径追踪,得出了该模型的弹性极值点载荷、弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷.所求得的弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷与模型实验测试值均吻合较好,其中弹塑性失稳临界载荷值与实验值更为接近.从而证明:本文方法可直接求出加肋轴对称旋转壳的弹塑性失稳临界载荷,而勿须使用Cg、Cs系数进行修正.     

焊接残余应力对环肋圆柱壳水下声辐射影响研究

文章重点研究了焊接残余应力对环肋圆柱壳水下声辐射的影响。通过运用热弹塑性有限元法数值模拟环肋圆柱壳对接焊接过程,得到厚板环形焊缝的三维残余应力场和应变场,然后对含有残余应力的环肋圆柱壳动力特性进行研究,并运用有限元法和边界元法分析了低频激励下其水下声辐射的特点。研究结果表明焊接残余应力对环肋圆柱壳声辐射有较明显的影响,不仅使声辐射功率曲线和外场声压曲线向低频移动,而且使在大部分激励频率上含有焊接残余应力结构的声辐射功率和外场声压均大于无焊接残余应力结构。     

不同约束条件下柱壳周向壁穿裂纹端区域应力分布

柱壳是船舶与海洋工程结构物中主要的结构构件.由于波浪等载荷的交变作用,疲劳裂纹损伤是这类结构物中一种常见且对安全性危害极大的损伤形式,因此裂纹损伤柱壳的研究一直是一个关注的课题.本文针对柱壳周向壁穿裂纹,利用弹塑性有限元的数值解,在不同的约束条件下进行了较为详细的分析,获得了一些带有规律性的结果,为Dugdale模型等一些弹塑性断裂参数计算方法的应用提供了必要的理论基础.     

不同约束条件下柱壳周向壁穿裂纹前端区域应力分布

柱壳是船舶与海洋工程结构物中主要的结构构件。由于波浪等载荷的交变作用，疲劳裂纹损伤是这类结构物中一种常见且对安全性危害极大的损伤形式，因此裂纹损伤柱壳的研究一直是一个关注的课题。本文针对柱壳周向壁穿裂纹，利用弹塑性有限元的数值解，在不同的约束条件下进行了较为详细的分析，获得了一些带有规律性的结果，为Dugdale模型等一些弹塑性断裂参数计算方法的应用提供了必要的理论基础。     

大开孔圆柱壳极限载荷的有限元分析

利用有限元法分析大开孔加强的圆柱壳在外压作用下的屈曲性能,采用非线性有限元法对结构进行弹塑性分析,通过结构上最大塑性变形点的载荷位移曲线,用两倍弹性斜率法确定其极限载荷值,根据数值计算结果提出大开孔圆柱壳的稳定性设计建议.     

有初始缺陷的球端盖壳的非轴对称弹塑性屈曲及其可靠性分析

球壳在均匀外压下失稳后对初始缺陷非常敏感。为了处理不可避免的随机初挠度,本文提出一种新的分析方法,该方法可以用于考虑初始缺陷和其它一切随机变量影响的可靠性分析。首先用结合中心有限差分的动力松弛法对有缺陷双曲簿壳进行了非轴对称弹塑性屈曲强度数值求解,在详细讨论收敛性的基础上,对临界初始变形形状和初挠度所在的最危险位置进行了系列参数分析,把结果回归成以柔度系数和初挠度幅值为参数的屈曲强度表达式。按试验数据校准抗破坏能力公式,最后用改进的第二类可靠性分析方法进行了计算,並与各国规范和标准作了比较,为从可靠性角度合理设计这类结构和制订育关规范提供了理论依据和有效的实用方法。本文提出的计算步骤将非线性分析、试验结果和可靠性分析连在一起,使分析方法更合理有效,它可推广到其他类似问题的研究中去。     

大深度载人潜水器耐压壳结构研究进展

综述了大深度载人潜水器的发展概况,潜水器耐压壳体材料选用及结构型式;侧重阐述了耐压壳强度与稳定性计算的现状;指出了大深度载人潜水器钛合金耐压球壳弹塑性稳定性分析尚需研究的若干问题.     

大深度载入潜水器耐压壳结构研究进展

综述了大深度载入潜水器的发展概况，潜水器耐压壳体材料选用及结构型式；侧重阐述了耐压壳强度与稳定性计算的现状；指出了大深度载入潜水器钛合金耐压球壳弹塑性稳定性分析尚需研究的若干问题。     

同心圆柱壳耐压液舱结构弹塑性有限元应力分析

潜艇耐压液舱结构中某些区域的应力可能会超过材料的屈服极限,为了得出结构进入塑性阶段后应力分布的变化情况,本文利用ANSYS软件对这些结构进行了弹塑性有限元分析.通过实例计算发现,耐压液舱壳板有部分区域进入了塑性,与有限元弹性计算结果相比表明,液舱壳板中应力出现重新分布,应力峰值明显下降,应力分布趋于均匀化.计算结果和结论可供同行们参考.     

深海钛合金压力容器在静水压力作用下的弹塑性分析

利用MSC.Marc Mentat 2005通用有限元软件对深海探测用压力容器受静水压力作用时的弹塑性失稳问题进行了计算与分析,弹性失稳数值计算的结果与用现有规范计算公式所得结果一致,均大于塑性失稳数值分析时的临界载荷。由此得出结论,对于厚壁且形状复杂的压力容器的失稳计算,用理论公式或仅用厚壳单元的弹性失稳分析是不够的,应该用3维立体单元的弹塑性失稳计算才能给出比较精确的强度预测。MSC.Marc Mentat2005强大的计算和仿真功能有效地模拟了深海精密探测容器受静水压力作用时的弹塑性失稳问题,为深海精密探测容器在材料、外观等方面做进一步的设计改进提供了可靠的工具。     

海洋平台结构系统弹塑性整体计算的裂纹柱壳新单元

柱壳是船舶与海洋工程结构物中主要结构构件.由于波浪等载荷的交变作用,疲劳裂纹损伤是这类结构物中一种常见且对安全性危害极大的损伤形式,因此裂纹损伤柱壳的研究一直是一个关注的课题.通常,对于韧性良好的结构物材料,在裂纹扩展前,裂纹前端可能出现较大范围的塑性,其相应的分析称为弹塑性断裂分析.另一方面,裂纹损伤构件在载荷作用下的演变与整体结构系统的关系密切,因此,包含裂纹损伤的结构整体系统计算是必要的,而目前一般的有限元方法由于裂纹存在和非线性的特殊原因,进行这样的计算工作量非常大,因此有必要开发未知量少且能反映弹塑性裂纹影响的新的结构单元.针对周向壁穿裂纹损伤柱壳,利用Sanders弹塑性裂纹解析解,通过增量运算,实现载荷和位移的增量显式表达,建立了弹塑性裂纹的单元增量刚度方程,为裂纹损伤结构系统的整体计算奠定了必要的理论基础.     

壳单元和实体单元模拟爆炸荷载作用钢板动力响应的差异性比较

以舰船舱室钢板为研究对象,利用动力分析有限元程序Ls-dyan,分别采用壳单元和实体单元2种建模方式对爆炸荷载作用下钢板的动力响应进行数值模拟研究。对比钢板的应力分布云图、中线上各点最大位移曲线图,发现2种方法计算结果与试验值大致吻合,采用壳单元建模在保证计算结果准确性的前提下可以大大提高计算效率。如何正确地选择单元进行分析是数值模拟很重要的一个环节,通过对壳单元和实体单元计算结果的初步对比,为舰船舱室数值模拟研究如何选取单元提供参考。     

舟桥钢桥面板的防滑新设计及有限元计算

提出了局部冲击荷载作用下的桥面板的弹塑性变形是影响桥面防滑性能的重要因素的观点，并在此基础上设计了压筋镶嵌橡胶条形式的桥面防滑结构形式，运用板壳理论和有限元方法，分析了压筋桥面的弹塑性变形，证明了改进形式的有效性和合理性。     

轴压柱形壳非线性屈曲试验与理论研究

本文研究了轴压不锈钢柱形壳的非线性屈曲行为.通过轴向压缩试验,获得柱壳的载荷位移曲线、失稳载荷、最终失稳模式;在此基础上,采用弧长法对试验壳体进行非线性屈曲计算,分析平衡曲线、临界载荷、临界屈曲和后屈曲模式等非线性屈曲行为,并与试验结果作对比研究.结果表明:在柱形壳受轴压而发生弹塑性屈曲时,端部长度缺陷会在轴压初期降低柱形壳的承载力从而影响临界屈曲载荷,且高度越小时,柱形壳越容易在两端发生形变.但是总体来看,发生塑性屈曲时,端部长度缺陷对临界载荷影响很小.     

壳单元和实体单元模拟爆炸荷载作用钢板动力响应的差异性比较

以舰船舱室钢板为研究对象,利用动力分析有限元程序Ls-dyan,分别采用壳单元和实体单元2种建模方式对爆炸荷载作用下钢板的动力响应进行数值模拟研究.对比钢板的应力分布云图、中线上各点最大位移曲线图,发现2种方法计算结果与试验值大致吻合,采用壳单元建模在保证计算结果准确性的前提下可以大大提高计算效率.如何正确地选择单元进行分析是数值模拟很重要的一个环节,通过对壳单元和实体单元计算结果的初步对比,为舰船舱室数值模拟研究如何选取单元提供参考.     

格栅加筋土挡墙弹塑性动力有限元分析

基于自洽理论和应变相客观点建立了筋土复合材料力学模型,编制了可用于求解连续介质在平面应力、平面应变和轴对称情况下的非线性动力响应的有限元分析程序,并对一台阶式格栅加筋土挡墙的结构特性进行弹塑性动力有限元分析.数值分析全面地反映了墙体及后方填土内部的位移、应力、筋带拉力及塑性区的分布和变化规律,并与工程实际及大尺度模型试验测试结果吻合较好.     

初始缺陷对耐压圆柱壳塑性稳定性影响初探

耐压圆柱壳结构发生失稳时,壳体结构因为材料达到屈曲极限而发生了塑性屈曲变形。利用有限元软件ANSYS分析研究计及初始缺陷的弹塑性屈曲对耐压圆柱壳结构极限承载能力的影响。根据试验模型测量建立的真实模型与带理想初始缺陷模型进行对比分析,并讨论模型的初始缺陷在一定范围内时,结构极限承载力的变化。     

用纵筋加强的环肋柱壳静动力性能分析

本文用壳条加筋元和流体边界元统一分析了用纵筋加强的环肋柱壳静动力性能。利用 D′Alembert 原理和 Hamilton 变分原理建立系统运动控制方程。对纵筋和环肋的布置形式、尺寸大小和根数变化对其静动力性能的影响进行了系列讨论,得出一些有实用价值的结论。