基于准静态法的舱段极限强度研究

随着计算机技术不断发展,非线性有限元法已成为计算和评估结构极限承载能力最有效的方法。在非线性有限元法中,有3种不同的分析方法,分别为弧长法、阻尼因子法和准静态法。准静态法最大的优势在于中心差分进行显式时间积分不存在收敛性问题,能够更好地求解复杂结构崩溃问题。该文基于准静态法开展船体舱段极限强度非线性有限元分析,比较不同时间步长条件下舱段极限强度变化趋势,研究不同材料模型对舱段极限强度的影响规律,并揭示舱段失效机理;为后期船舶结构极限强度研究提供技术支撑。     

船体梁与加筋板极限强度可靠性设计

本文应用结构可靠性分析方法，分别以船体梁和船体纵向加筋板极限承载能力为失效模式，对船体结构进行了安全评估和可靠性设计。应用所开发的新的改进可靠性计算方法，计算了基本物理量的不确定性对船体结构极限强度函数统计特征的影响，同时结合所开发的用于直接估算船体梁和加筋板极限强度的荛用计算方法，确定出不同船体结构的失效概率和设计目标安全指数，推导了局部安全因子，可以进行船体结构的可靠性设计与再评估。     

循环载荷下大开口箱型梁弯曲极限强度试验研究

甲板大开口已成为现代货运船舶结构的典型特征，但是甲板大开口的存在不仅削弱了船体结构的极限承载能力，也使其性能与响应更加复杂。基于模型试验与非线性有限元法探究了设计的甲板大开口箱型梁在中垂循环极限弯矩作用下的结构承载能力与破坏模式，分析初始缺陷和材料硬化效应对结构极限强度的影响。结果表明，在循环载荷作用下，模型的塑性变形随着循环次数增加而逐步累积，屈曲破坏将从甲板板扩展到舷侧板；模型即使发生屈曲破坏，仍保留了大部分承载能力；材料硬化效应在循环极限加载中影响较小。研究结果可为大开口船舶结构的安全性评估和优化设计提供指导。     

联合载荷作用下撑杆结构极限强度研究

超大型浮体结构在复杂海洋环境下承受多轴载荷共同作用,使得刚度较弱的撑杆结构极易发生破坏,从而影响整个浮体的安全和可靠性。文章以超大型浮体撑杆结构为研究对象,基于模型相似理论,进行了压扭联合载荷作用下撑杆结构极限强度试验模型设计,并开展模型试验研究。通过数值仿真方法与试验结果的对比分析,验证了数值仿真方法的正确性,并据此开展实尺度撑杆结构在不同扭转载荷作用下的压缩极限强度数值仿真计算,给出了压扭联合载荷作用下撑杆结构极限承载能力计算简化公式,为撑杆结构设计提供支撑。     

超大型浮体横撑结构极限强度分析

超大型浮体(VLFS)的横撑是整个结构的关键部位,极易发生破坏,因此有必要对超大型浮体横撑结构进行极限强度分析。文章以超大型浮体横撑为研究对象,计算其在两端受压、受拉、受剪切和受弯矩作用下的极限承载力,分析其失效模式,并讨论边界约束、初始缺陷和海水腐蚀等因素对撑杆结构极限承载力的影响。结果表明,撑杆结构受压失效模式表现为屈曲失效和塑性变形;受拉、受剪和受弯失效模式表现为屈服和塑性流动;边界条件、初始缺陷和腐蚀对撑杆结构的极限承载力具有一定的影响。文中研究结果可为超大型浮体横撑结构设计和安全可靠性分析提供相关依据。     

超大型浮体柔性连接器极限强度模型试验研究

本文针对五模块横向下浮筒式超大型浮式结构物,基于刚性模块柔性连接模型计算获得连接器的工作载荷和极限载荷,结合超大型浮体结构形式和连接器构型特点,设计并开展了柔性连接器结构极限强度模型试验,获得了连接器结构的失效模式和极限强度.试验结果表明该连接器设计合理、连接安全、结构可靠,为验证柔性连接器极限强度评估方法和优化柔性连接器设计方案提供了依据.     

复杂载荷作用下连接器基座加强区结构极限强度研究

文章基于混合相似理论进行了复杂载荷作用下的连接器基座加强区结构模型设计,完成了极限承载能力模型试验,并通过模型试验结果与数值仿真结果的对比,验证了数值仿真方法的正确性。通过文中的研究建立了超大型浮体连接器基座加强区结构模型试验技术、得到连接器基座加强区结构的极限压缩载荷,对多轴载荷作用下的结构物极限强度研究和推进具有重要意义。     

深海半潜式钻井平台上部船体极限承载力分析

新一代半潜式钻井平台趋于采用节点少、无撑杆的简单结构外形。由于其在深海作业往往面临极其恶劣的海洋环境,因此平台结构的安全性显得尤为重要。ABS MODU规定要考虑半潜式平台在横撑结构失效后的剩余强度问题。文章基于有限元分析软件Abaqus,采用准静态法计算分析横撑失效后上部船体结构在横开、横关两种载荷模式下的极限承载能力;同时,基于"面积涂抹"技术对模型进行简化,而后计算简化模型的极限强度并对简化方法进行了讨论。研究成果可对新型半潜平台结构设计提供参考,也可为大型结构极限强度计算有限元简化计算提供借鉴。     

船体结构极限强度的影响参数与敏感度探讨

本文采用非线性有限元方法计算了船体结构在两种失效模式下的极限强度：一是加筋板格的非一性失稳极限强度；二是船体在中拱及中垂弯曲下的总纵屈服极限强度。较全面 探讨了计算中各种因素对第一种极限强度的影响，并对这两种极限强度中的主要影响参数，包括屈服应力、杨氏模量、初始缺陷、焊接残余应力、板厚等变化的敏感度作了计算，为船体结构的可靠性分析与设计提供了科学依据。     

腐蚀损伤对深海半潜式平台结构极限强度的影响研究

极限强度是半潜式海洋平台适应环境能力的重要指标,鉴于腐蚀损伤对平台极限承载能力的重要影响,在评价平台结构安全性时应考虑腐蚀损伤因素。文章以3000m深海半潜式平台为研究对象,运用有限元软件建立以腐蚀厚度为变量的典型构件和节点的参数化模型,基于逐步破坏分析法和有限元计算法,采用增量理论按比例逐步加载,计算了典型构件和节点在腐蚀损伤影响下的极限承载力,总结了典型构件和节点在不同失效模式和服役年限下的极限承载力演变规律。     

邮轮支柱连接节点极限状态研究与可靠性分析

为对支柱连接节点的极限状态与可靠性进行研究,建立大量支柱连接节点有限元模型,分析构件尺寸对该结构极限状态下失效模式和承载能力的影响,并通过对有限元模型计算结果进行非线性回归分析,获得考虑重要构件尺寸的结构极限承载力计算公式。在此基础上,利用上述公式建立支柱连接节点极限状态函数,形成该结构可靠性分析流程,最后通过算例对可靠性分析流程的适用性进行验证。研究结果可以对豪华邮轮支柱连接节点设计提供一定参考。     

老龄自升式平台极限承载能力分析

对某自升式钻井平台在完好状态和受损状态下的极限承载能力作了研究.通过逐级增加载荷的方法,对平台结构进行非线性分析,具体依据基础约束模型、载荷类型、载荷作用力方向,得到36种计算工况,分别进行完好平台和老龄平台的极限承载分析.根据结构极限状态判定准则分析得出平台的极限承载能力,计算平台的强度储备系数RSR,从而分析平台的强度储备.同时,研究分析了老龄平台在受损状态下对强度储备的影响,最后根据计算结果,对老龄平台的安全状况进行评估.     

水下碰撞对耐压壳体极限承载能力的影响

极限承载能力是考察深海装备耐压壳体结构稳定性的重要标志。具有自航能力的深海装备在水下作业时,存在着水下碰撞的可能性。这种在高应力状态下的冲击作用会对耐压壳体的极限承载能力产生很大的影响。本文基于有限元软件建立2种常见耐压壳体水下碰撞的仿真模型,计算碰撞前后耐压壳体的失稳临界载荷,重点讨论了碰撞速度对结构塑性变形和剩余强度因子的影响,所得结果可以为水下碰撞失效模式判断和深海装备自航安全性保证提供借鉴。     

基于逐步破坏法的船体结构极限强度计算

本文基于逐步破坏方法,以某船模型结构为研究对象,开展弯曲载荷作用下船体结构极限强度计算分析。同时采用Abaqus数值仿真软件,开展某船结构弯曲极限强度数值仿真分析。通过本文的研究,获得该结构极限承载能力以及失效模式等,为某船结构设计提供技术支撑。     

材料力学特性对球型耐压结构极限强度的影响

为了揭示材料主要力学性能对深海耐压结构极限承载能力的影响规律,本文以完整球壳为研究对象,采用非线性有限元方法,开展了材料力学特性变化对极限强度的影响研究。通过大量数值计算与归纳分析,得到了材料屈服强度和杨氏模量随厚径比变化对球壳极限强度的影响规律,研究发现随着厚径比的增加,材料刚度特性对结构极限强度的影响权重逐渐减少,屈服强度影响权重逐渐增加,在此研究基础上本文提出了一种考虑屈服强度变化的球壳极限强度计算新方法,为潜水器耐压结构选材与设计提供参考。     

复合材料夹层板架结构在组合载荷作用下的极限强度研究

随着复合材料船舶建造尺寸越来越大,结构极限强度评估具有重要意义。本文基于后屈曲理论,通过渐进失效分析方法对复合材料夹层板架结构在组合载荷作用下的极限强度展开研究。首先通过与相关复合材料层合板试验及数值仿真结果进行对比,验证了本文渐进失效分析方法的准确性。然后,以复合材料夹层板架结构作为船舶上层建筑并考虑其受力特性,对具有初始缺陷且在轴向和侧向压力同时作用下的复杂受力状态的夹层板架结构进行计算,得到夹层板架结构的首层失效强度以及最终承载能力,并对失效位置做出预报。     

槽型舱壁极限强度的数值分析

通过采用ANSYS软件,在考虑几何和材料非线性的基础上,对系列槽型舱壁在线性静水压下的极限强度进行了有限元数值分析。讨论了不同槽型角度、板厚、边界约束形式及用钢量等对槽型舱壁极限承载力的影响。经过计算分析发现,槽型角度及板厚的增加均对槽体极限强度和单位用钢量有影响,但前者的增加对槽体极限强度的提高更有效;舱壁约束对结构的极限承载力有较大影响;合理的边界条件能较大提高其结构承载能力。     

考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力时变可靠性分析

对考虑腐蚀影响的船体梁极限承载能力可靠性进行了研究。船体梁的“失效”,定义为静经矩和波导弯矩的组合值超过体梁的极限承载能力。船体梁极限承载能力的计算基于简化的梁渐进崩溃分析方法,其中板的有效宽度选用Ｇｕｅｄｅｓ Ｓｏａｒｅｓ公司＾「１」,梁柱承载能力计算采用Ｈｕｇｈｅｓ公式＾「２」。应用Ｆｅｒｒｙ－Ｂｏｒｇｅｓ方法对静水弯矩和波导弯矩进行组合。由于失效函数为隐式,采用响应面法计算船体梁失效概率。对     

基于船体结构总纵极限强度的可靠性分析

本文基于船体结构总纵极限强度失效模式，采用进行的一阶二次矩法和蒙特卡洛法，建立了船体结构总纵极限强度时变可靠性评估方法和评估程度。具体分析了某大型油船在全寿期内由于海水腐蚀船体结构极限强度可靠性的变化情况，系列计算结果表明，如果仅考虑海水腐蚀的影响，在某一使役期附近（本文算例结果为13－15年），船体结构因总纵极限强度不够而失效的可能性最大，因此，在使役期之前，船体 检测和维修是必要的。     

复合材料船体纵向极限强度可靠性分析

把船体甲板或船底板结构视为是一系列加筋板单元的组合，然后利用复合材料梁柱理论计算船体加筋板单元构件的极限承载能力，最后用Smith法计算复合材料船体的极限承载能力。由于复合材料船体纵向极限强度的极限状态方程不能简单地用船体各参数显式表达，故将近年发展起来的响应面法与JC法相结合，对复合材料船体纵向极限强度进行了可靠性分析。并讨论了影响船体纵向极限强度可靠性各变量的敏感性。