集装箱船舱口角隅应力集中系数的有限元分析的精度

集装箱船舱口角隅的应力集中是船舶结构强度的一个重要问题。随着有限元技术的发展，目前舱口角隅的应力集中系数大都可以通过有限元计算直接获得。由于有限元分析过程中存在着大量不确定性，通过控制其有限元分析各个步骤的质量来保证有限元分析的精度，已经成为一个重要的研究方向。本文利用现有有限元分析软件（ABAQUS），通过对不同模型简化方法的讨论，给出了正确计算舱口角隅结构应力集中系数的模型简化方法，并在此基础上讨论了网格尺度对应力集中系数的影响。     

船体甲板和侧壁大开口应力集中及其加强形式

抽象出船体甲板和侧壁大开口应力分析的力学计算模型，并应用有限元程序，分析了船体中部甲板和舷侧结构在总纵弯曲条件下的应力分布，计算了船体甲板和侧壁大开口的应力集中系数，提出了多种加强措施，并计算了相应的加强效果。     

大开口船舱口角隅应力集中问题研究

建立了大开口船舶舱口角隅应力集中有限元计算模型,讨论了４种应力释放孔孔形以及无应力释放孔时舱口角隅处的应力分布情况,并讨论了加加厚板后的应力分布情况。从实用角度分析了应力释放孔和加加厚板的效果,为解决大开口船舶舱口角隅处应力集中问题提供了计算依据。     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型，通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数，分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡，三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%，持续运转扭振许用应力提高了38%，瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。     

大开口船波浪载荷长期预报和弯扭强度整船有限元分析

大开口船全船弯扭联合变形与应力的精确计算，必须在整船结构模型上完成。本文以一艘5万吨级大开口船为例，用三维流体动力计算程序进行了波浪随机载荷的长期预报，并在此基础上导出设计波参数组，进而在全船整体结构有限元模型上计算了船体结构在各设计波上的应力分布，并采用嵌入精细舱口角区有限元网络的方法，在整船分析的同时计算出舱口角的应力集中值，获得了船体结构强度的详尽信息。文中阐述了波浪载荷的特点，设计波的确定，浮体完整结构计算的惯性平衡及大开口船的全船计算方法。     

圆柱壳大开孔补强的应力集中分析

针对潜艇耐压壳体上大开孔补强处的应力集中现象,结合工程实际问题,采用规范和有限元法对潜艇耐压壳体上大开孔不同补强形式进行了研究,建立了相应的模型,并求出了应力集中系数。通过对两种方法的计算结果进行分析比较,发现当围壁加强时,最大周向应力处的弯曲应力不容忽视。结果说明,用有限单元法进行大开孔补强结构设计是合理、有效的,是对规范计算的完善和补充。     

船舶横梁纵桁腹板开孔应力集中计算

本文将解析分析与有限元数值分析相结合,研究了船舶纵桁和横梁腹板上开圆孔和腰圆孔后的应力集中问题,建立了用于梁结构应力集中的局部应力分析法。获得了:(1)开孔直径在1/10～1/2腹板高度变化范围、开孔位置可沿梁长度方向变化的孔口应力集中简便计算公式;(2)上述孔用不同厚度板加强或用围壁加强后的应力集中简便计算公式;(3)在研究了两个孔靠近后对孔口应力分布的影响后,提出了梁上开多孔时的应力集中计算方法。本文方法计算结果分别与光弹性试验、大型钢模试验结果和有限元法对整体梁的计算结果作了比较,表明本文方法可靠而方便。     

海洋平台复杂结构焊接残余应力高效预测及焊接顺序优化

海洋平台轴承座结构具有焊缝多且分布比较集中、采用多种高强钢、各构件厚度差异大、整体尺寸大、焊缝拘束大等特点,焊接易造成该结构高幅值且分布复杂的残余应力.文中综合应用结构简化、带状热源、焊道合并等多种方法,对海洋平台轴承座结构的焊接残余应力分布进行高效预测;并根据实际尺寸制造模拟件,测试该模拟件的应力来验证计算结果;结合计算结果分析了该结构焊接应力集中区域产生的原因,最终运用高效计算方法优化了该结构的焊接顺序,并改善了该结构中危险焊缝的应力状态.分析结果表明:多构件复杂结构焊接时,小刚度构件在易变形的方向上受到其他焊缝收缩产生的弯矩作用是造成结构局部焊缝应力集中的主要原因,调整焊接顺序可以有效避免局部区域的应力集中.     

纵骨穿过舱壁板的开孔应力集中系数

疲劳裂纹各方面一往发生在船舶结构的局部高应力区，而疲劳分析结果通常取决于任何准确确定结构的应力集中系数，本文研究为铺设纵骨而在舱壁板上开孔的应力集中，采用有限元方法对预先给定的结构进行应力分析。基于有限元计算结果给出了舱壁板典型开孔（参见ABS油船规范）的应力集中系数表。     

JU2000E自升式钻井平台桩腿TKY节点 焊接残余应力分析

Ju2000E自升式钻井平台的桩腿TKY节点由于焊接结构复杂，各构件采用高强度大厚板，焊缝多且不规则，焊接残余应力分布复杂，对其评估焊接残余应力非常困难。如今焊接残余应力表面测量配合应力计算是最有效的方法，本文采用一系列的高效计算方法实现了桩腿TKY节点焊接残余应力的高效计算，并通过X衍射法和小孔法验证了计算的可靠性，同时通过计算机模拟软件建立的三维实体模型分析了该结构的应力分布特征。计算结果表明，整个模拟件各方向的峰值拉应力出现在半圆板焊接区域表层，特别是焊趾位置呈现较大的应力集中，而焊缝材料的屈服强度相对半圆板材料屈服强度低，故焊缝区域的各方向拉应力幅值稍低于半圆板焊接区域；整个模拟件各焊缝区域从外到内部的等效应力呈现300-600MPa的较大应力，靠近半圆板的焊趾位置出现较大应力集中，等效应力达到600MPa以上。     

双壳船内底板角隅应力集中问题的分析

本文利用有限元计算软件Patran对700TEU集装箱双壳结构进行了简化及直接计算,对计算结果进行了统计和分析。通过对不同模型的计算结果的比对,分析了减小双壳船舶内底板角隅应力集中的影响因素,和选择了更加有效的减轻应力集中的肘板类型。     

B型独立液货舱LNG船支撑座疲劳强度分析

以沪东中华自主研发设计的大型B型独立液货舱LNG船为研究对象，根据其船型特点进行有限元疲劳分析，提出用应力集中系数的方法，计算液货舱支撑座的疲劳热点应力幅值，完成该船液货舱支撑座结构的疲劳强度分析。基于DNVGL船级社规范指南，采用PATRAN软件进行直接计算，得到疲劳热点在各单位载荷作用下的应力集中系数，结合粗网格读取的载荷值，根据规范假定的载荷谱以及S-N曲线，得到疲劳热点处的累计损伤值，并研究了层压木刚度对支撑座载荷的影响。本论文采用的应力集中系数方法可为其他复杂载荷作用下的结构应力分析提供参考。     

曲轴的三维光弹性分析

对万匹机曲轴分别进行了弯曲、扭转的三维光弹性分析，得到了曲轴的弧形凹角和油孔处的最大应力和应力集中系数分布曲线，并计算了疲劳安全系数，为曲轴的强度计算提供了依据。     

破损船体总纵弯曲强度的修正等值梁法

破损船体破口处存在应力集中,等值梁法不能解决破口应力集中问题。用有限元法研究了船底加筋板格破口的应力分布规律,分析了在矩形、尖角矩形、圆形三种典型破口下的应力集中系数,将破口的应力集中系数分解为平板应力集中系数和骨材作用系数,根据它们的递变规律,提出应力集中系数的一种简化的算法;考虑破口的初始应变和破口进入非弹性阶段后材料的非线性,对破口弹性应力集中系数进行修正并拟合了修正公式;最后提出了采用等值梁法求船底基准应力,结合破口的应力集中系数和破口应力分布规律来计算破损船体总纵强度的方法,对等值梁法的计算结果进行修正,使破损船体强度校核更加真实可靠。算例表明该方法简单可行且具有较好的精度。     

船用锅炉汽水联箱的热弹塑性应力场有限元分析

本文对船用锅炉汽水联箱进行了热弹塑性应力场非线性有限元分析，绘出了其三维应力分布图及变形图，并对应力集中的局部区域进行了二次有限元计算。计算结果对分析联箱内部损伤有重要价值。     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型,通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数,分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡,三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%,持续运转扭振许用应力提高了38%,瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。     

船舶大开口结构有限元分析专用前后处理软件的设计

针对船舶大开口结构的有限元分析，编制了专用前后处理软件，软件采用参数化的网格设计，前处理只需按可视化界面输入一些简单的基本尺寸、材料及载荷数据，就能生成供计算使用的复杂模型。在后处理中，能直接显示甲板及舷侧开口区的应力分布图、应力值表和应力集中系数，提供的信息完整、图形直观、操作简洁。     

FPSO甲板开孔板架孔边的应力集中优化

应力集中现象在船舶等大型海洋结构物中非常普遍,为减小应力集中系数,避免因应力集中而产生疲劳裂纹等破坏,需在船舶结构设计中对开孔区域的应力集中进行校核并设置加强方案。以某一浮式生产储油卸油装置(Floating Production Storage and Offloading,FPSO)工程项目中艏楼甲板上的开孔板架为例,提出几种可行的加强方案;利用有限元分析软件对各优化方案孔边的应力集中系数进行计算,并分析不同方案对应力集中系数的优化效果。通过计算和优化得到符合设计要求的应力集中加强方式,分析结果表明,采用复合加强方式能大幅度降低开孔处的应力集中。     

对接接头焊趾应力集中有限元分析

研究焊缝几何参数对应力集中的影响,对于提高焊接结构疲劳强度有重要的意义.本文采用有限元方法,计算了双侧对称加强高和单侧加强高的对接接头焊趾处的应力集中系数,分析了几个主要参数,包括焊趾倾角、焊趾过渡圆弧半径和板厚对于应力集中系数的影响,研究了焊趾处应力集中沿板厚方向的变化情况,在分析大量计算结果的基础上给出了估算两种形式的对接接头应力集中系数的经验公式.结果表明,减小焊趾倾角,增大过渡圆弧半径,可以减缓焊趾处截面形状的变化,改善焊趾处的应力集中;板厚的增加使得应力集中系数增大.并且单侧加强高的对接接头应力集中系数小于双侧对称加强高对接接头的,其减小幅度只与θ有关.     

基于ANSYS的盘条专用吊具的优化设计

利用ANSYS软件对盘条专用吊具进行应力分析,计算了盘条吊具的最大应力,确定了应力集中或应力过大部位,通过对吊具几何模型尺寸进行优化设计,达到了装卸工属具设计的安全系数的要求,提高了装卸作业的安全性。