船舶折角型节点的疲劳裂纹扩展计算（英文）

文章以船舶折角型节点为研究对象,运用有限元软件WALCS和PATRAN分别预报某船的水动力响应和结构热点应力响应。为避免计算表面裂纹应力强度因子时需要在PATRAN有限元模型中疲劳热点区域采用体单元建模,文中提出了一种计算波浪载荷下船海结构物三维表面裂纹应力强度因子而无需在PATRAN中建立体模型的方法,并通过与广泛认可的经验公式对比验证其精度。将此方法应用于该船船舯底边舱折角处表面裂纹应力强度因子计算,计算并总结出波浪载荷下该类节点处表面裂纹应力强度因子的无量纲计算经验公式。应用一种基于谱分析构建结构疲劳载荷谱的方法,结合单一曲线模型对该节点进行裂纹扩展计算。计算结果表明:该船船舯底边舱折角疲劳寿命不满足设计要求,建议对节点进行改进。     

船舶折角型节点的疲劳裂纹扩展计算

文章以船舶折角型节点为研究对象,运用有限元软件WALCS和PATRAN分别预报某船的水动力响应和结构热点应力响应.为避免计算表面裂纹应力强度因子时需要在PATRAN有限元模型中疲劳热点区域采用体单元建模,文中提出了一种计算波浪载荷下船海结构物三维表面裂纹应力强度因子而无需在PATRAN中建立体模型的方法,并通过与广泛认可的经验公式对比验证其精度.将此方法应用于该船船舯底边舱折角处表面裂纹应力强度因子计算,计算并总结出波浪载荷下该类节点处表面裂纹应力强度因子的无量纲计算经验公式.应用一种基于谱分析构建结构疲劳载荷谱的方法,结合单一曲线模型对该节点进行裂纹扩展计算.计算结果表明:该船船舯底边舱折角疲劳寿命不满足设计要求,建议对节点进行改进.     

基于奇异元计算分析裂纹尖端应力强度因子

采用两种奇异单元模拟裂纹尖端应力应变场的奇异性,建立了相应的计算裂纹尖端应力强度因子的ANSYS有限元模型。通过数值计算,分别考察了这两种有限元模型中裂纹尖端附近区域网格参数的变化对应力强度因子计算精度的影响,比较了应力强度因子对各个参数的敏感程度。发现采用20节点奇异元的有限元模型计算的应力强度因子几乎与网格参数无关,其计算结果更稳定可靠。该模型能够用于船舶及海洋工程结构中含裂纹构件的应力强度因子计算。     

弹塑性板壳结构非线性有限元分析

本文根据塑性流动理论的基本公式，由隐式积分导出了与路径无关的变量更新算法和一致切线模量。采用单元广义应力应变直接离散塑性流动定律，构造了杂交应力单元一致切线刚度矩阵的显式表达式，编制了结构有限元程序ＳＡＦＥ，并对弹塑性非线性屈曲和极限承载能力进行分析计算，得到了一些有用的结论。     

用扩展有限元方法来分析含裂纹板时剪切闭锁问题消除

文章介绍了扩展有限元计算含裂纹板问题的基本方法,该方法以常规有限元为基础,通过在位移场中增加反映裂纹面的不连续函数及反映裂尖局部特性的裂尖渐近位移场函数,体现裂纹的存在,从而使裂纹与有限元模型相互独立,方便了裂纹扩展的模拟。采用求解 Reissner 板问题的混合插值单元 MITC4,可以有效地避免剪切闭锁现象。通过相互作用能量积分确定混合模型的应力强度因子。最后,通过一系列的数值算例验证了该方法的正确性。     

用网格叠加法进行壳体和实体单元的混合分析

本文提出一种用于壳体单元和实体单元混合分析的网格叠加方法。在船体壳体的结构设计过程中，总体模型通常采用壳体单元。然而，在对应力集中区或裂纹附近的区域进行分析时，就有必要采用实体单元。在这种情况下，对模型的分析工作常采用局部网格细分的方法进行，并通过设定边界条件，将总体模型分析所得到的结果供给局部模型分析时使用。从解的精确度和建模的灵活性等方面来看．网格叠加法比局部网格细分法要好得多。为了说明该方法的有效性，本文列出了带裂纹表面或带有凸台的板模型的分析示例。     

随机载荷下船海结构疲劳裂纹扩展寿命数值计算方法研究

采用有限元方法计算裂纹应力强度因子来预报船海结构的疲劳裂纹扩展是一种普遍认可的方法。由于需要根据裂纹尺寸不断更新有限元模型进行大量的计算,相当耗时,在某种程度上阻碍了该方法的广泛应用。本文针对变幅随机载荷,结合单一曲线模型提出了Cycle-by-Cycle(CBC)和数值计算方法(欧拉法、改进欧拉法、3阶龙格库塔法)相结合的计算格式。并分别应用在表面裂纹的疲劳裂纹扩展计算中,通过和常规CBC计算结果对比发现:随着步数增加,三种数值计算方法都可以达到较高精度;相比欧拉法,高阶计算方法的步长可以取得更大,而计算精度还可以更高。将该方法应用在一些需要有限元程序计算应力强度因子的复杂结构疲劳裂纹扩展中,可以有效减少裂纹更新次数,进而减少计算时间,提高计算效率。     

高强度螺栓连接节点疲劳性能研究

通过断裂力学方法建立循环荷载作用下节点的疲劳裂纹扩展速率模型,根据现行规范对相应节点疲劳性能的分类和质量要求,确定摩擦型高强度螺栓连接节点疲劳裂纹扩展速率计算参数,在此基础上分析节点构造对节点疲劳性能的影响,提出了提高节点疲劳强度、延长节点疲劳寿命的设计构造建议。     

破损舰体结构疲劳裂纹扩展及剩余寿命研究

采用预制缺口的907A钢平板结构试样进行拉伸疲劳载荷试验,得到了拉伸疲劳载荷作用下平板结构破口裂纹扩展规律.采用奇异单元法计算了相应试件的裂纹尖端应力强度因子,利用Paris准则得出裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式.提出了破损舰体结构的疲劳裂纹扩展模型,用于估算破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展分析和剩余寿命预报.通过某型舰算例验证了文中试验计算方法的合理性.     

拉伸载荷下加筋板裂纹扩展研究

采用预制缺口的加筋板结构试样,对921A钢加筋板结构进行拉伸疲劳载荷作用下的低周疲劳试验,采用奇异单元法计算相应试件的裂纹尖端应力强度因子,利用Paris准则得出裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式,得到拉伸疲劳载荷作用下舰体加筋板结构破口裂纹扩展模型,用于分析和预报破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展情况和剩余疲劳寿命预报,算例验证了本试验计算方法的合理性。     

一种变幅载荷下疲劳裂纹扩展的预测方法

文章提出了一种基于裂纹尖端弹塑性应力应变关系的预测变幅载荷下疲劳裂纹扩展的方法。该方法通过对裂纹前端过程区单元的弹塑性应力的循环叠加,得到裂纹扩展过程中的应力、应变关系,兼顾了残余应力对裂纹扩展的作用。基于累计损伤理论,同时利用SWT应力应变和寿命的关系,对单元损伤量的循环叠加计算,根据损伤量判断单元破坏。该方法能够清楚地反映过载时裂纹扩展的迟滞效应和低载对裂纹扩展的加速影响,并对变幅载荷下疲劳裂纹的扩展进行良好的评估。     

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.     

舰艇尾轴架建模方法对计算其固有频率的影响分析

通过对某型出口舰尾轴架系统分别采用梁单元、体单元及包含船体尾部结构的有限元模型的计算，得到各种建模方法所对应的尾轴架系统的固有频率，并进行了比较分析，给出了工程应用中计算尾轴架系统固有频率简单而可靠的方法。     

邮轮角隅裂纹应力强度因子计算及疲劳寿命预报

以某大型邮轮泳池角隅为例,采用谱分析法结合断裂力学方法校核角隅结构疲劳寿命.首先通过水动力分析软件计算波浪载荷并施加到全船有限元模型上获得全船结构响应;然后在ANSYS中建立带裂纹的角隅模型结合超单元生成子模型,并施加从全船有限元模型上提取的位移边界条件,进而在计算大量波浪工况下不同长度裂纹的应力强度因子及模拟裂纹扩展路径的基础上回归得到角隅处裂纹应力强度因子计算公式;最后根据ABS推荐的谱分析法构建疲劳载荷谱,结合回归出的应力强度因子公式、单一曲线模型及失效评估图,预报泳池角隅的疲劳裂纹扩展寿命.     

潜艇耐压液舱结构应力分析的有限元法

讨论了潜艇耐压液舱结构应力的有限元解法；给出了中心对称，单跨板壳单元，半跨组合单元、四跨板壳单元，半舱板壳单元等五种力学模型和相应的典型算例；指出了在初步设计阶段可用简单的中心对称力学模型，在详细设计阶段应用四跨左右的板壳单元力学模型来计算耐压液舱结构中的应力。     

舰船总体任务可靠性建模新方法

传统舰船总体任务可靠性建模方法难以全面反映舰船的实际任务,导致计算结果与实际相差较大。文章提出舰船单元任务的概念,确定舰船单元任务划分原则、单元任务的分类方法及任务的分解方法。基于单元任务改进传统的舰船典型任务剖面,提出新的舰船总体任务可靠性建模方法,并分析基于单元任务舰船总体可靠性模型的应用,示例表明了模型计算的可操作性。     

美军联合空情图构思及其发展

美国JSSEO使用MDA^TM（模型驱动结构）方法研发IABM（集成结构行为模型），一种与平台独立的对等计算程序模型，是构造单一合成空情图（SIAP）的中心部件。它融合和处理多个本地和远程传感器数据，旨在确保多个IABM单元为所有用户创建和维护一个相同的协调一致、及时和准确的空中目标航迹图。     

基于支持向量机的铁磁构件裂纹识别

鉴于支持向量机的优秀特性,将其应用在金属磁记忆检测中,构造基于梯度值的裂纹标识量,实现对裂纹的定位和裂纹程度的标定,并通过有限元仿真,计算裂纹和裂纹程度及对应的漏磁信号,得到训练样本和测试样本,并训练支持向量机。仿真结果表明：应用支持向量机实现铁磁构件裂纹识别是可行的。     

具有横向裂纹轴的弯曲刚度研究

应用边界元法和叠加法对横向裂纹轴的弯曲刚度进行了计算,裂纹轴弯曲刚度的计算结果与实验曲线基本一致.文中的裂纹轴刚度模型包含了弯曲刚度、摆动刚度以及裂纹引起的交叉刚度,不但是裂纹开口方向与轴心位移矢量夹角的函数,而且考虑了支承跨度、裂纹和转盘位置等因素的影响.因此,比利用开关函数描述的模型精确、全面.     

一种复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法

风暴模型是Tomita等提出的用来评估船舶结构疲劳强度的一种随机波浪载荷简化模型,它能表达波浪载荷是与时间相关的随机过程。文中介绍了风暴模型及波浪诱导应力短期分布的基本特征。将风暴模型和裂纹扩展率单一曲线模型及焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨了复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法。并用权函数法计算了给定残余应力分布的表面裂纹应力强度因子。预报了对接焊接接头焊趾处表面裂纹在风暴波浪载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为,结果表明风暴的大小、顺序,初始裂纹尺寸及残余应力对裂纹扩展行为影响明显。合理的风暴模型参数及初始裂纹尺寸的确定对船舶结构的疲劳寿命预报是非常重要的。