船用917钢抗冲击性能试验

无论金属材料或是非金属材料,其力学性能都是与应变率相关的.由于应变率历史效应以及在高速变形条件下产生绝热剪切带等不稳定性因素,使得材料对于高应变率响应的问题变得十分复杂,而一些实验方法则起到了重要作用.材料的本构关系是与水下爆炸等现象仿真研究的精度直接相关的,材料在高应变率下本构关系的确定,对水下爆炸等产生高应变率现象进行仿真研究具有重要意义.本文通过Hopkinson杆装置对船用917低磁钢进行了抗冲击性能研究,并由试验给出了仿真研究中适用的本构关系.     

船-冰碰撞中考虑温度影响的冰体材料本构模型研究

近年来随着全球气候变暖加剧，海冰消融速度加快，北极航道的全面开通成为可能。北极地区环境恶劣，即使在夏季浮冰和冰山也广泛存在，对极地船舶结构安全性产生了严重的威胁，船-冰碰撞问题也越来越受到国内外学者的关注。但是，由于海冰材料复杂的物理和力学特性，目前对海冰以及冰载荷的研究仍然面临诸多困难，其中对其本构关系的合理准确描述一直是影响相关问题计算分析的关键因素。本文结合国内外海冰实验数据，考虑温度的影响，建立了基于多曲面屈服准则的海冰材料本构模型，通过二次开发编写材料本构子程序并嵌入有限元软件LS-DYNA材料模型中。以此为基础，建立典型工况船-冰碰撞场景，分析了船体结构与冰体结构的损伤变形特点。本文研究成果可为极地船舶的结构设计制造与安全性评估提供参考。     

混凝土本构理论研究及其发展趋势

混凝土本构关系是混凝土结构研究的基础。由于混凝土材料的复杂性,使其本构理论的研究非常困难。本文拟就混凝土本构理论的发展,对已有的混凝土本构模型进行简要的阐述。     

基于压缩蠕变试验的观察窗蠕变特性研究

有机玻璃是深海耐压结构观察窗的常用材料,作为高分子材料,其在室温高压环境下的蠕变变形不容忽视.本文针对国产YB-3有机玻璃开展室温环境中的单轴压缩蠕变试验,探究材料在室温高压环境下的蠕变特性.引入温度函数对陈化理论进行修正,采用最小二乘法拟合得到材料的蠕变本构关系并与有限元分析结果进行对比验证.最后基于有机玻璃室温压缩蠕变本构关系,运用有限元方法探究不同形式观察窗的蠕变特性,可为观察窗的工程设计提供参考.     

舰用隔振橡胶超弹性力学本构模型研究

针对舰用橡胶隔振器设计过程中橡胶材料超弹性力学参数匮乏的问题，本文结合弹性力学、超弹性体材料本构模型等相关理论，开展舰用隔振橡胶材料的三种拉伸试验；通过对九种常用本构模型综合拟合分析，选择Yeoh模型作为舰用隔振橡胶材料本构模型；对舰用隔振器进行静态仿真分析和静态试验，验证了所建本构模型的准确性。本文的研究成果可为舰用隔振橡胶材料超弹性力学特性分析、舰用隔振器设计计算等研究提供材料数据和方法思路，具有一定的工程指导意义。     

高强钢筋混凝土非线性力学模型研究

针对高强钢筋混凝土非线性分析,对非线性分析中裂缝的模拟、钢筋混凝土材料本构关系及其非线性问题求解方法的改进进行研究,提出了适用于高强混凝土的本构曲线,并将混合法用于非线性问题,为高强钢筋混凝土梁非线性分析提供了理论基础.     

基于连续介质损伤力学的钛合金耐压球壳极限强度分析

本文在连续介质损伤力学理论框架下,以深海载人装备耐压球壳结构为研究对象,开展Bonora损伤模型适用性研究。首先,设计TA31钛合金加载卸载试验,依据试验结果,分析Bonora模型参数对材料应力应变响应的影响规律;随后,提出一种模型参数校准方法,依据试验数据确定TA31钛合金的模型参数;最后,将Bonora模型通过VUMAT子程序的形式嵌入到有限元软件中,开展钛合金球壳结构的极限强度分析,并与传统方法进行对比。研究结果表明,在耐压球壳极限强度分析中,引入Bonora模型可以准确模拟耐压球壳结构的失效模式和破坏压力。该模型在材料本构关系中考虑了屈服强度、抗拉强度以及最大塑性应变的影响,结构失效的物理意义更加明确,对材料性能的优化与提升具有指导意义。     

高强钢筋混凝土非线性力学模型研究

针对高强钢筋混凝土非线性分析，对非线性分析中裂缝的模拟、钢筋混凝土材料本构关系及其非线性问题求解方法的改进进行研究，提出了适用于高强混凝土的本构曲线，并将混合法用于非线性问题，为高强钢筋混凝土梁非线性分析提供了理论基础。     

复合材料锥柱结合壳非线性稳定性特性

根据稳定性分析的前屈曲完全理论和修正型的Hahn－Tsai非线性本构关系，利用有限元位移法，对复合材料锥柱结合壳进行了考虑材料非线性弹性性能的总体稳定性分析，考察了复合材料的横向和剪切非线性对结构总体稳定性的影响．     

土与结构接触面行为研究综述

为探讨土与结构接触面的力学和变形行为,在总结国内外土体与结构接触面研究成果的基础上,介绍了土与接触面研究在试验研究、本构行为和数值模拟方面的进展。对比分析了不同试验仪器的性能,讨论了现有接触面本构模型的不同特点,并对接触面数值分析进行了分类总结,指出冻土与结构接触面试验设备的研制及其本构模型的建立是今后研究的一个重要方向。     

受侧向冲击的混凝土墩柱本构模型对比

采用ANSYS建模和LS-DYNA显式动力分析的方式,分别使用HJC、脆性损伤、盖帽和混凝土损伤等4种混凝土本构模型,对钢筋混凝土墩柱的侧向冲击过程进行仿真。从系统能量的角度验证数值计算的正确性;并将冲击过程中的冲击物块加速度和钢筋应变的历时值与试验值进行对比,进一步证实仿真计算的正确性。从各本构模型的计算结果、模拟所耗费的计算时间以及所需的参数数量等方面进行对比。     

基于正交试验法的舵板缓冲吸能结构仿真与优化

缓冲装置是水下航行体舵板的组成部分,主要通过缓冲管的压溃变形延长复杂流场对舵板的冲击时间和载荷峰值。为分析不同缓冲结构方案的吸能效果,本文基于正交试验法对影响缓冲吸能效果的内管数、内管壁厚和材料类型等3个因子,在不同的水平下进行搭配组合并确定仿真方案。分析结果表明,选用不锈钢材料、内管壁厚5mm的三内管结构对于保护舵板效果最好。通过落锤冲击试验,研究了不同冲击载荷下缓冲管变形吸能规律,同时也对仿真分析模型进行了校验。     

穿甲弹侵彻靶板数值模拟研究

基于Johnson-cook材料屈服模型描述材料本构关系,引入材料失效参数与单元删除技术,运用ABAQUS建立穿甲弹侵彻目标靶板的三维数值模型,研究探讨穿甲弹对靶板结构的毁伤机理及弹体碰撞冲击作用下靶板结构的损伤模式和动响应特性。分析结果表明：单元失效删除技术适用于处理侵彻冲击等大变形问题,穿甲弹侵彻靶板是典型的冲塞破坏,数值模拟的弹体剩余速度与参考文献结果吻合较好,充分验证了文中所建立的数值模型在预测侵彻过程中的动力响应及损伤的合理准确性。该研究方法与结论可为进一步研究物体碰撞时的侵彻和材料失效问题提供依据,也为穿甲弹结构优化设计及舰船结构装甲防护设计提供参考。     

人工块体替代垫层块石的数值试验研究

针对大垫层块石选料困难和抛填理坡施工难度大、较难控制施工质量及进度的问题,通过水工物理模型试验及数值模拟的手段,对人工块体替代垫层块石可行性进行了初步探究。基于水工试验结论,利用CAD与CFD相结合的方式,建立了符合真实海况的三维防波堤水动力数学模型,并通过波面方程和物理模型试验对其有效性进行了验证。数值试验给出了不同垫层形式对波浪爬高的影响,探讨了护面块体的受力和块体间隙的流场分布。结果表明人工块体作垫层有一定可行性。为进一步探究护面层失稳的动力特征提供了依据,对工程设计中人工块体代替垫层块石的可行性提供参考。     

海洋工程建造用结构钢材的数据分析

为降低材料成本,需要通过数据分析的方法对海洋工程建造阶段的材料管理和利用进行分析。首先确定数据分析的思路和基本过程,然后从多个方面对材料利用率进行分析,提出提高材料利用率的原则和方法。同时从项目整体的角度出发,辩证分析材料利用率对采办、施工、仓储的影响。结合项目实践,进一步分析材料历史数据的累积和运用,对提高后续项目的材料管理有一定的借鉴意义。     

施工产生的悬浮泥沙对附近海域水质影响的定量预测分析

为了全面地了解珠海港LNG航道附近海域的潮流分布特征,在查阅有关该海域及其附近海域水文特征的基础上,结合模拟区附近的测流站、验潮站资料以及有关前期工作资料,采用数值模拟方法对工程海区及其附近海域的潮流场状况进行了数值模拟计算,再现了模拟区的潮流运动过程和特征。在海域潮流场进行模拟计算的基础上,对挖泥施工过程产生的悬浮物的扩散浓度场进行预测,以此来分析建设施工期间对附近海域水质的影响。     

跨海大桥节段拼装桥墩的抗震设计

节段拼装桥墩是适应新的桥梁施工方法的新型结构体系,具有施工进度快、环境冲击少、施工质量高等优点。以矩形空心截面节段拼装高墩为例,利用纤维梁-柱单元建立桥墩的有限元模型,通过与已有拟静力试验结果的对比,验证模拟方法的正确性。在节段拼装桥墩的优化设计中,将水平承载力分析与理论模型的预测结果加以比较,并分析桥墩的地震时程响应。试验模拟结果表明,拼装桥墩的节段接缝处的耗能钢筋可以增强桥墩的水平承载力,显著提高其耗能、增大残余位移;提高预应力钢筋的配筋率虽能增强桥墩的水平承载力,但对能量耗散和残余位移影响不大;预应力筋有黏结时比无黏结时的水平承载力提高约30%,有黏结时的残余位移约为无黏结时的2倍。桥墩的地震时程响应分析结果表明,增加耗能钢筋可以提高桥墩的水平承载能力、减小桥墩顶部的最大位移、延缓桥墩的破坏过程。     

钛合金载人舱模型球的外压压溃分析

在深海载人舱设计前,一般会通过缩比模型球的压力试验来考核材料和结构的性能,以便进一步优化结构的设计.本文结合Ti-6Al-4V ELI材料的模型球压溃后的断口分析和有限元仿真分析,对球壳的失效状态进行了说明.分析结果显示,局部屈服首先发生在球壳孔座附近,然后沿着焊缝的径向发生塌陷、撕裂,直至整个北半球发生破坏.仿真分析结果可以为载人舱球壳进一步的动态分析和冲击分析提供参考.     

对相关规范中有关钻孔桩泥浆性能规定的分析

泥浆性能直接影响钻孔桩的承载力和桩侧摩阻力。讨论分析了建筑和公路桥涵施工规范对泥浆材料和性能指标的规定,指出了泥浆材料和性能指标是与钻孔桩的施工工艺、桩的规格、土层条件以及设计桩侧摩阻力的要求密切相关。