船体结构在非线性波浪载荷作用下疲劳男积损伤计算

本文通过对非线性波浪弯矩循环所产生应的雨流计数,独立性检验,线性回归显著性检验,方差齐性检验以及分布拟合和分布拟合检验,表明应力范围和平均应力相互不独立,且线性相关。     

轴向荷载作用下K型管节点焊缝周围应力分布的参数公式

应用分区产生网格的方法产生了K型节点的有限元模型,计算了在轴向荷载作用下K型节点焊缝周围的热点应力分布情况,并与相关试验结果进行对比分析,验证了所提出的有限元模型的可行性和准确性。通过对1152个K节点模型分析,研究了几何参数对K型节点焊缝周围热点应力分布的影响,发现在几何参数取不同值时热点应力的分布随几何参数的变化发生改变,而且热点应力的位置也随着几何参数的变化在冠点和鞍点之间移动。并在此几何参数分析的基础上,提出了K型节点焊缝周围应力集中系数分布的参数公式,并对参数公式进行了误差分析。对于绝大多数K节点模型,拟合得到的参数公式所计算的焊缝周围应力分布结果是精确可靠的,所以提出的参数公式为工程中K节点疲劳设计和分析提供了参考方法。     

徐变与应力松弛对泄洪洞衬砌混凝土温度应力影响分析

以溪洛渡无压泄洪洞为基础,采用通用有限元分析软件ANSYS,模拟徐变与应力松弛对泄洪洞衬砌混凝土温度应力的影响。同时,对比采用朱伯芳院士推荐的徐变度计算公式,与采用复合幂指函数式为徐变度计算公式并根据实测混凝土徐变资料拟合该公式中各系数的计算结果,得出结论：①混凝土徐变与应力松弛对泄洪洞衬砌混凝土温度应力的影响在冬季温度应力最大时达到最大,分别可以降低最大温度应力0．2MPa和0．28MPa。②推荐的徐变度计算公式与拟合复合幂指函数徐变度公式系数计算的结果相比,混凝土温度应力最大相差不超过4％,可供今后类似工程参考采用。     

孙东坡弯道环流公式改进*

孙东坡弯道环流流速公式结构简明、形式合理、不受卡门常数影响,且与实验室资料有良好的拟合性。但在横比降的计算和普朗特紊流切应力的构架方面存在着缺陷,使得公式不能很好地反映出粗糙床面的实际情况。针对上述问题,引入与实际情况相符的罗索夫斯基横比降公式,重新构架了普朗特紊流切应力方程。改进公式不仅改善了原公式中存在的问题,而且计算值与实测值吻合度非常好,可应用到实际的弯道流速计算中去。     

平均应力修正系数的研究

比较了各种规范对船舶结构疲劳损伤问题中平均应力影响的处理方式.在考虑军船载荷的特殊性的基础上,考察平均应力对疲劳损伤的影响.以Goodman假设为基础,对船舶结构的静水应力和波浪应力进行一定的假设处理,计算出平均应力修正系数,对计算结果进行比较和拟合,得出平均应力修正系数的计算公式.     

预应力混凝土梁荷载正应力分布试验研究

预应力混凝土受弯构件因外荷载作用产生的断面正应力分布基本符合线性分布。在受拉区完全可以用线性分布公式计算混凝土拉应力,在受压区混凝土边缘处按线性分布公式计算则误差较大。在进行重要预应力受弯构件设计时,需要校核受压区混凝土边缘压应力。本文对此进行了试验研究,此试验结果可作为设计校核参考,文中还给出了设计校核的参考公式。     

轴力作用下T节点焊缝周围的平均应力分布

平均应力模型法是评价海洋平台中管节点疲劳寿命的一种方法,这种方法认为节点的疲劳寿命是由热点应力幅值和焊缝周围的应力分布确定的。管节点焊缝周围应力分布通过一个平均应力分布参数AVS描述。本文研究了轴力作用下T节点的AVS大小,通过对127个不同几何参数的T节点模型的计算,调查了几何参数对AVS的影响,提出了用于计算AVS的参数方程,从而完善了传统的平均应力模型,为轴力作用下T节点的疲劳寿命计算提供了一种快速而高效的方法。     

残余应力的筛降效应及其对矩形板强度的影响

分析了船体板中残余应力的筛降,得到了在受拉和受压情况下的筛降水平的计算公式,并用有限元程序模拟了残余应力的筛降过程,验证了公式的有效性.分析了残余应力的筛降对板的平均应力-平均应变曲线的影响,采用两种方法分别得到了考虑筛降效应的板的平均应力-平均应变曲线的表达式,用有限元法进行了模拟计算,结果表明,分别计算受残余拉应力和残余压应力区的应力得到的平均应力-平均应变曲线和有限元计算结果符合得更好.     

自钻式旁压仪测定黏性土原位水平应力和K_0值

根据剑桥自钻式旁压仪的工作原理,分别按确定原位水平应力的观察法、迭代法、拟合法对天津市滨海新区黏性土的旁压曲线进行分析,并剖析算得的初始压力P0的物理意义,提出以观察法为基础的相关公式,用以确定原位水平应力。将试验数据按相关公式、迭代法、拟合法得到的P0计算K0,并与经验公式进行对比,认为K0值与土性和分析方法的基本假设有关。分析结果表明,用观察法的相关公式确定原位水平应力及K0值是一种适用于工程实践的有效方法。     

集成上层建筑复杂开口群理论研究

以船舶集成上层建筑复杂开口群结构为研究对象,对多种可能开口方案进行有限元分析计算。详细讨论开口尺寸、开口间距与上层建筑壁板和加筋骨材峰值应力关系。参考典型船体结构局部应力计算经验公式形式,利用最小二乘法,拟合了加筋壁板及骨材峰值应力部分经验公式。此外,讨论设备重力和摇摆惯性力对结构峰值应力的影响。结果表明,利用典型船体结构局部应力计算经验公式形式能有效实现复杂开口群峰值应力经验公式拟合;设备重力及摇摆惯性力对开口群结构峰值应力影响不大。     

肘板趾端表面裂纹在随机波浪载荷作用下的疲劳扩展预报

肘板趾端是船舶与海洋结构的疲劳热点。文章用三维有限元分析了趾端表面裂纹应力强度因子修正系数的变化规律,并与BS7910推荐的典型节点表面裂纹应力强度因子公式计算结果作了对比,结果表明趾端表面裂纹应力强度因子沿深度方向的放大系数和T型节点相差很小,而表面端点应力强度因子修正系数则当裂纹长度在肘板厚度范围内时和T型节点相差很小,超出后则相差较大。以某客滚船上肘板趾端应力范围长期分布服从Weibull分布,产生系列均值为零的应力幅,应力强度因子分别采用有限元结果和BS7910中T型接头公式进行计算,采用单一曲线模型计算该趾端表面裂纹的裂纹扩展。计算等效应力强度因子幅时,考虑焊接残余应力的影响。计算结果表明以T型接头的公式计算趾端表面裂纹应力强度因子和有限元结果相差很小。建议将T型节点表面裂纹应力强度因子计算公式用于趾端表面裂纹应力强度因子的计算,并采用单一曲线模型对随机波浪载荷下作用下船舶典型节点疲劳裂纹的扩展寿命进行了预报。     

随机载荷作用下的疲劳裂纹扩展

船舶等许多工程结构在服役过程中的受载荷历程是一个随机过程.而变幅载荷下的载荷相互作用对疲劳裂纹扩展寿命将产生显著的影响.因此研究随机载荷作用下的裂纹扩展及定量计算对船舶结构的疲劳寿命预测的可靠性是十分重要的.该文提出了一个基于有效应力强度因子,以应力比和裂纹尖端塑性区尺寸为主要参数的随机载荷作用下疲劳寿命预测模型.该模型用于预测几种载荷谱作用下的裂纹扩展试验,结果表明预测结构和实验结果符合得很好.     

T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算方法

T型接头是船舶与海洋结构物的典型结构形式之一,其焊趾处常常是疲劳热点区域。T型接头焊趾表面裂纹的应力强度因子是船舶与海洋结构的、基于断裂力学安全评定和疲劳寿命预测的基础。本文对T型接头表面裂纹应力强度因子的计算方法,尤其是Bow ness等人提出的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的计算公式进行了分析,在此基础上导出了形式简单,物理意义明确的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算公式,并和相关的应力强度因子的计算结果进行了比较,证明了本文简化方法的可行性。     

基于焊接应力场的高强钢疲劳寿命研究

运用 ANSYS APDL 语言编程,对船用高强钢 T 型试件的焊接过程进行了模拟,得到了其焊接残余应力场的分布规律。以预应力的方式将其应力场施加到结构的疲劳寿命计算过程中,得到了结构在焊接残余应力影响下的疲劳寿命。并通过与实验数据进行对比,较为直观地反映焊接残余应力对疲劳寿命的影响。     

在非线性波浪载荷作用下计及多种应力组合时船体总纵弯曲累积损伤计算

在时域内计算计及非线性时的船体总纵弯曲应力,与船体局部弯曲应力迭加后,可得纵向构件中合成应力的时历.对该应力时历进行雨流计数,经统计分析获得应力范围的长期分布,进而算出船体总纵弯曲时纵向构件在多种应力成份组合下的疲劳损伤.为方便此时的计算,本文提出了基于等效规则波概念的简化方法.数例表明按严格方法与按简化方法所得的结果比较接近.     

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。     

变幅载荷作用下焊接接头疲劳寿命预测方法

船舶与海洋结构物在其服役过程中受到波浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤.检测结果表明船舶及海洋结构的疲劳热点部位大多数是在构件相互连接的焊缝焊趾处.因此,研究典型接头表面裂纹应力强度因子统一计算方法以及变幅载荷作用下表面裂纹扩展规律对船舶与海洋结构物的寿命预测是十分重要的.本文讨论了裂纹闭合及开口比的计算,在Newman有效应力强度因子计算方法的基础上,提出了考虑因素更全面的有效应力强度因子幅计算式以及变幅载荷作用下船舶与海洋结构物典型焊接接头疲劳裂纹扩展寿命预测模型.     

船舶典型结构焊接残余应力的有限元分析

在船舶建造中,会有大量的纵骨对接焊缝,存在复杂的焊接残余应力,对结构的极限强度及疲劳寿命有一定影响。该文运用有限元软件ANSYS的APDL语言编写出相应的计算程序,对平板对接焊进行数值模拟,并与试验值进行对比分析。在此基础上,对船舶典型纵骨对接焊进行数值模拟分析,得到相应的残余应力的分布规律。     

三体船型疲劳强度评估和分析

参照相关规范,对三体船结构的典型节点进行疲劳强度分析。通过波浪载荷计算和试验结果分析了三体船的载荷特征。通过粗网格下的全船有限元应力计算确定了疲劳热点部位。对这些部位采用精细网格进行了基于谱分析的热点应力计算,从而给出了热点部位的累积损伤。最后总结了三体船的疲劳特性。