加筋板低周疲劳寿命和累积塑性应变模型

为分析加筋板结构累积塑性破坏的影响,应用损伤力学基础理论,并结合筋板相互影响系数,以塑性应变为损伤演化的控制参量,推导并建立加筋板结构低周疲劳累积递增塑性应变模型和低周疲劳寿命模型。将加筋板在循环载荷下的疲劳损伤变量引入累积递增塑性应变方程中,通过积分变换,推导出循环载荷下船舶加筋板结构轴向累积塑性应变的演化方程及其低周疲劳寿命本构模型;采用船舶通用高强度402钢相关材料疲劳特性参数对船舶加筋板结构低周疲劳寿命模型进行对比分析;将塑性应变发展理论模型与有限元计算结果进行比较,分析平均应力和筋条刚度比对累积塑性应变的影响规律。结果表明,该模型较好地反映了船舶加筋板结构的轴向累积塑性应变演化规律,同时能方便地对船舶结构低周疲劳强度进行评估、校核。     

含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹及腐蚀损伤对于浮式生产储油卸油装置（FPSO）结构来说难以避免，这将削弱结构的极限强度，所以研究含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构的剩余极限强度意义重大。目前针对裂纹及腐蚀损伤联合作用下FPSO结构剩余极限强度的研究相对欠缺，本文采用非线性有限元分析方法，研究了不同腐蚀及裂纹损伤组合形式下FPSO结构剩余极限强度的衰减规律。结果表明，腐蚀与裂纹损伤均导致极限强度线性衰减，并且腐蚀损伤对极限强度的影响远大于裂纹损伤。研究结果对FPSO结构的设计、维护与延寿具有一定的参考价值。     

低周疲劳载荷下考虑累积塑性的船舶裂纹板剩余极限强度研究

研究表明在恶劣海洋环境中船体结构整体断裂破坏往往是低周疲劳破坏和累积塑性破坏的耦合结果。考虑这两者耦合作用的影响,评估船体结构的极限承载力更为实际。基于累积塑性和低周疲劳裂纹扩展,从理论上分析了平面内低周疲劳载荷下裂纹板的残余极限强度。经过一系列数值模拟,首先讨论低周疲劳裂纹扩展行为的影响,然后随着疲劳裂纹扩展的发展,主要讨论了初始变形,焊接残余应力,裂纹扩展长度,裂纹分布和裂纹板厚度对低周疲劳载荷下船体裂纹板极限强度的影响。     

具有裂纹缺陷的板和加筋板格在联合载荷作用下的剩余极限强度

作者提出了一种更好理性化的基于“第一原理”的船舶结构强度评估系统，该系统要求考虑各种损伤对剩余极限强度的影响。因而更能真实地反映实际的结构极限强度值，计算累积的损伤程度和带损伤后的剩余极限强度是该系统的两项中心内容，本文利用有限元分析手段。主要研究板和加筋板格带裂纹损伤后的剩余极限强度，提出了一个合理的有限元分析模型。通过大量的组合计算，分析了各种参数对极限强度的影响。为了实用起见，本文也提供了相应的回归公式，经验证，这些回归公式是具有足够精度的，可以在实际中使用。     

含裂纹加筋板在压缩载荷下的剩余极限强度试验研究

在老龄化引起的船舶结构安全性问题中,裂纹损伤是结构强度衰减的一个重要因素。文章采用逐步加载法对含裂纹损伤的加筋板压缩剩余极限强度进行试验研究。设计六种典型的穿透裂纹损伤加筋板,对损伤试件进行轴向压缩试验。通过改变裂纹尺寸、位置及倾角参数并根据试验观测结果,探讨了不同裂纹参数下加筋板的屈曲破坏特点和对剩余极限强度影响。试验结果表明,不同的裂纹长度以及裂纹位置改变加筋板结构承载力的分布,影响结构应力应变场,进而改变其失效崩溃模式;倾角为45°的裂纹相对于垂直于加筋的裂纹对加筋板结构的剩余极限强度影响较小,此外初始缺陷对结构的剩余极限强度的影响也不容忽视。     

船舶搁浅于台型礁石场景极限强度解析预报方法

针对双层底油轮搁浅于台型礁石的事故场景,通过对船底构件结构损伤机理的分析,提出一套结合船底结构损伤程度推算方法和Smith方法,评估损伤后船体剩余极限强度的解析计算预报方法。研究中应用数值仿真技术,模拟了船舶搁浅过程中的结构损伤及搁浅后船体极限承载过程,并与解析预报方法的结果进行了对比。结果表明,文中提出的对搁浅损伤后船舶剩余强度的解析预报方法准确性较好,对船舶双层底耐撞性结构设计和安全性评估都有一定的指导意义。     

含裂纹损伤箱型梁剩余扭转极限强度研究

针对含裂纹损伤箱型梁的剩余扭转极限强度问题,通过考虑结构特征及裂纹分布的差异性,基于净截面屈服理论提出更为准确地评估裂纹影响的剩余扭转极限强度简化计算公式,能够很好地反映裂纹损伤所导致的极限强度衰减趋势。利用非线性有限元方法,考虑中心裂纹与边缘裂纹2种裂纹形式,考察结构应力分布的变化与规律,验证扭转载荷下裂纹分布与裂纹尺寸对剩余极限强度的影响。数值计算表明,本文提出的公式具有较好的准确度。     

含裂纹损伤箱型梁剩余扭转极限强度研究

针对含裂纹损伤箱型梁的剩余扭转极限强度问题,通过考虑结构特征及裂纹分布的差异性,基于净截面屈服理论提出更为准确地评估裂纹影响的剩余扭转极限强度简化计算公式,能够很好地反映裂纹损伤所导致的极限强度衰减趋势。利用非线性有限元方法,考虑中心裂纹与边缘裂纹2种裂纹形式,考察结构应力分布的变化与规律,验证扭转载荷下裂纹分布与裂纹尺寸对剩余极限强度的影响。数值计算表明,本文提出的公式具有较好的准确度。     

含裂纹损伤的舱段剩余极限强度研究

在船舶服役过程中船体结构经常会受到外部载荷因素产生裂纹,而降低船舶结构的承载能力。一直以来船舶研究者对含裂纹结构的强度研究都很重视。随着船舶设计理念的不断更新和船舶建造材料的突破,有关船舶上裂纹损伤的研究也越来越多。本文使用有限元分析方法以舱段结构为研究对象,考虑结构尺寸和裂纹特征的影响,开展含裂纹损伤的舱段剩余极限强度研究,获得了相关结论。根据得到的有限元结果,基于准牛顿法(BFGS)和通用全局优化法,提出了在弯曲、扭转荷载分别作用下考虑厚度影响的含裂纹损伤下的舱段结构剩余极限强度评估公式,为具有缺陷情况下的舰船用舱段结构剩余极限强度提供评估依据。     

考虑检测维修更新的船体梁时变可靠性分析

目前对服役期内船舶时变可靠性的分析,主要考虑疲劳和腐蚀这两类损伤随时间累积对剖面模数的影响,但很少考虑检测维修因素对损伤的修复作用.本文以某疏浚船为例,通过Matlab软件编程,以船体梁总纵强度为分析对象,建立极限状态方程,定量计算疲劳和腐蚀随时间对剖面模数造成的折减,并定量分析了疲劳裂纹和腐蚀板件检测维修的影响,对船舶的时变可靠性进行分析.计算结果表明,疲劳裂纹和腐蚀损伤随时间累积均会引起船体梁时变可靠度降低,且腐蚀是时变可靠度降低的主要因素;对裂纹和腐蚀板件的检测维修能恢复船舶的可靠度,时变可靠度恢复的效果与裂纹检测精度和腐蚀板件最小允许折减量比率有关.建议在后续研究中将对损伤的检测维修因素纳入分析.     

破损船体剩余强度衡准研究

本文研究了船体破损非对称淹水和刚度损失引起的船体外载荷变化,并利用破损船体非对称弯曲极限强度计算方法详细分析碰撞、搁浅和爆炸破损对船体极限强度的影响.然后基于破损船体极值载荷和极限强度,给出破损船体剩余强度衡准,并对破损船体临界海况进行预报.     

Ultimate strength analysis of highly damaged plates

This work deals with the ultimate compressive strength of highly damaged plating resulting from dropping objects, grounding or collision. Extensive static nonlinear finite element analyses are conducted, where several governing parameters are considered. The effect of dent depth as well as dent size is studied. Different dent shapes are considered in order to cover different possible damage scenarios. The toughness modulus is used to measure the capacity of the plate to withstand the applied load with permanent deformation. An expression to estimate the average reduction of ultimate strength of highly damaged steel plates, subjected to compressive loading as a function of the residual breadth ratio is also developed.     

含凹陷损伤FPSB典型加筋板剩余极限强度研究

本文选取一型FPSB典型加筋板结构,在考虑初始缺陷的情况下采用非线性元法,通过对比研究,选定了(1/2 1 1/2)的加筋板模型以及合适的边界条件、网格尺寸。分别研究了三种不同凹陷形状对加筋板极限强度的影响,选定了以弧形凹坑为主要研究对象的凹陷形式。分别研究了凹陷损伤加筋板随凹痕深度、凹痕长度、凹痕宽度、凹痕位置变化时结构在单轴受压情况下的极限强度变化情况。本文的计算结果可对此型FPSB加筋板结构在凹陷损伤后的极限强度评估提供一定的参考。     

大型油船破损状态下剩余强度评估及可靠性分析

本文基于CCS钢制船舶入级规范,研究了大型油船破损状态下的剩余极限强度及其可靠性。根据船舶在碰撞或搁浅事故中舷侧和船底受损位置及受损范围的不同,设定了多种受损模式,计算各模式下的剩余极限强度。进而引入剩余强度指标,验证了其与破损范围之间近似呈线性关系。最后,考虑船舶破损后结构能力的减弱和浮态变化引起的静水弯矩与波浪弯矩的变化的影响,计算了完整及各受损模式下的可靠性指标,确定了大型油船在不同破损模式下剩余极限强度与可靠性指标之间的近似线性关系。     

Axial compressive behavior of stainless steel tube confined concrete column piers

The steel tube confined concrete (STCC) column piers of marine structures have been proposed in recent years. The main advantages of STCC piers include the convenient construction process and improved core concrete strength. This research presents an experimental investigation on stainless steel tube confined concrete (SSTCC) column piers subjected to axial loading. Thirty two specimens were prepared and tested. Test variables included section shape, steel tube thickness, and concrete strength. Failure modes, axial ultimate compressive strength, strain characteristics, rigidity, confinement effect, and ductility were comprehensively investigated. Test results demonstrated that the main failure modes for circular and square specimens were concrete shear failure and steel tube fracture caused by concrete deformation, respectively. The axial compressive ultimate strength was affected by the tube thickness and concrete strength. The ultimate strength increased with the increase in the confinement factor, and the increasing ratio of the circular specimens was five times to that of square specimens. The differences in axial ultimate compressive strength of SSTCC column piers, carbon steel tube confined concrete column piers, and concrete filled steel tube column piers were also analyzed. Increasing tube thickness could increase the ductility and rigidity of the specimens. Moreover, axial ultimate compressive strengths were calculated and discussed based on different calculation models.     

立管碰撞损伤状态下极限强度分析方法研究

以船与立管碰撞为研究对象,采用非线性有限元法对立管受船舶碰撞作用下的结构损伤进行分析。在此基础上考虑立管结构凹坑损伤状态,建立极限强度分析方法,并对立管有无损伤等情况进行对比分析。计算分析表明,凹坑损伤会降低立管的极限强度;减小立管壁厚会降低立管的极限强度,且壁厚对凹坑损伤立管极限张力的影响明显小于极限弯矩;顶张力在一定范围内,也可以减小凹坑损伤对立管极限强度的影响。     

循环荷载作用下加筋板格单元的损伤累积及力学模型研究

为了计算加筋板和船体梁在循环荷载作用下的极限强度,将一种能够考虑损伤累积和构件局部屈曲的一维钢材等效本构模型引入到加筋板格单元中,提出加筋板格单元在轴向循环荷载作用下的损伤累积力学模型,采用Visual Basic程序编制了计算程序,对若干加筋板格单元在双向轴向循环荷载作用下的承载性能进行计算研究,并使用非线性有限元软件Abaqus进行对比验证,结果表明所提理论方法具有较好的精度。     

两种强力甲板结构形式在大变形损伤状态下的极限强度分析

针对2种不同强力甲板结构形式的舰船,应用ABAQUS非线性有限元分析工具,计算舰体在强力甲板大变形损伤状态下的总纵极限承载能力.采用冲击动载荷来模拟得到结构的大变形损伤状态,并将其作为初始状态进行极限承载能力分析.分析结果表明,纵向箱形梁这种新型强力甲板结构形式相比常规强力甲板结构形式,在大变形损伤下舰体总纵极限承载能力等方面具有显著的优越性.