破损船体的极限强度估算

采用全塑性一全屈曲应力分布和弹塑性应力分布两种模式相结合的分析方法.对破损船体的弯曲极限强度计算进行了公式推导.通过一个实船算例对破损船体的结构极限承载力进行了计算与比较.结果表明,本文解析方法与逐步破坏法结果相近,且具有较好精度,可以用来估算破损船体的剩余极限强度,在破损船体剩余强度计算中具有一定的应用价值.     

侧向载荷作用下的T型加筋板梁柱屈曲载荷-端缩曲线修正

加筋板单元的载荷-端缩曲线是影响Smith法计算精度的重要因素,而目前HCSR规定的载荷-端缩曲线尚未考虑侧向载荷的作用。为了计入侧向载荷对加筋板单元载荷-端缩曲线的影响,拓宽Smith法的适用范围,采用非线性有限元法,计算192个具有梁柱屈曲破坏模式的T型加筋板单元,在纵向压缩载荷和侧向载荷作用下的极限强度。通过回归分析,得出在侧向载荷和纵向压缩载荷联合作用下,T型加筋板单元在梁柱屈曲模式下的载荷-端缩曲线修正公式。对8个T型加筋板模型分别采用修正公式和非线性有限元法计算结构的临界应力和临界应变,2种计算方法结果相对误差小于10%,验证了修正公式的有效性。     

计及船体剪力作用和弹性固支的槽型舱壁极限强度分析

本文在Paik等人提出的预测槽型舱壁单槽梁模型极限弯矩的基础上，根据弹塑性导出了考虑到轴向载荷影响的计算公式。然后在同时考虑甲板及双层底对槽型舱壁弹性固支条件下，提出了单槽梁在轴向压力与侧向分布载荷联合作用下的极限压强预测公式。通过将计算结果分别与模型试验的结果和有限元计算的结果进行比较，对公式进行了验证。最后还讨论了轴向压力和端部固支刚度对槽型舱壁极限强度的影响。     

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。     

船舶板格与板架的弹塑性屈曲

本文把平板与板、杆组合结构以正交异性矩形平板单元离散。应用能量原理建立了非线性时平板结构的分岐屈曲特征值方程。 在对平板结构作弹塑性屈曲解析时引入了“层板子单元”模型,使平板弯曲的弹塑性解析简化为二维的平面应力状态的层板子单元弹塑性计算。 在求解弹塑性屈曲的特征方程时,本文把求取最小广义特征值的逆迭代法与弹塑性非线性方程解的载荷增量切线模量法结合起来,得到夕Pi(载荷系)-λi,min(最小特征值)的相关曲线λ(P)。当λ(P)=1时的载荷系P_(cr),即为平板结构的屈曲临界载荷系。 本文最后给出了计算实例,并与相应的经典解和试验结果作了比较,证明有良好精度和适用性。     

三边简支板格的剪切屈曲分析

采用能量法分析三边简支板在剪切荷载作用下的弹性屈曲性能,推导三边简支板格受剪下的临界屈曲应力计算公式。采用有限元方法进行均匀受剪三边简支板格弹性屈曲的数值验证计算。结果表明:当长细比大于1.5时,临界应力计算公式与有限元计算结果吻合较好。     

船体梁的极限强度分析

沿用Cadewell直接计算极限强度的方法，基于有限元的计算思想，将结构离散化为由横向构件和垂向构件所组成的结构，然后利用船体梁在破损时的应力分布，精确计算了船体梁的极限强度，并对加筋板受压时可能出现的5种屈曲形式作了分析，给出了考虑这5种屈曲模式的加筋板极限屈曲强度的公式；以某大型散货船为例，对船体的极限强度进行了评估，结果表明该方法是简便、可靠、实用可行的。     

计及残余应力和附连板屈曲后应力分布变化影响的船体板架加强筋侧向屈曲

作为薄壁杆件,船体加筋板架中的加强筋在轴向压力的作用下可能发生绕定轴的侧向屈曲.本文采用了Faulkner残余应力模型和经验公式计算附连板屈曲以后应力分布的变化.在用能量法求解加筋板的侧向屈曲弹性临界应力时,在广义特征值方程中计及残余应力和附连板屈曲后应力分布变化的影响.     

船体梁极限强度计算中的曲板“硬角”属性

为了解决极限强度计算时曲板能否作为硬角单元的问题,从曲板屈曲的规范公式出发,讨论曲板屈曲与几何参数的关系。采用非线性有限元程序对具有不同初始缺陷的多组曲板进行极限强度计算,研究初始缺陷对曲板极限屈曲强度的影响。依据是否发生屈曲,给出判定曲板归属硬角单元的判据。     

船体梁极限强度计算中的曲板“硬角”属性

为了解决极限强度计算时曲板能否作为硬角单元的问题,从曲板屈曲的规范公式出发,讨论曲板屈曲与几何参数的关系。采用非线性有限元程序对具有不同初始缺陷的多组曲板进行极限强度计算,研究初始缺陷对曲板极限屈曲强度的影响。依据是否发生屈曲,给出判定曲板归属硬角单元的判据。     

含缺陷海底管道横向屈曲理论研究

考虑了初始几何缺陷对管道屈曲临界载荷的影响,基于经典热屈曲理论,推导了平坦海床上裸铺管道横向屈曲临界载荷的理论公式,给出了无限远处管道轴向力的计算公式及临界温度的计算公式。建立了平坦海床上裸铺管道的非线性有限元模型,并将有限元结果与解析结果进行了对比,验证了解析公式的合理性。     

海底管道相邻屈曲最小间距的控制准则

平坦海床上裸铺管道不可能仅在一个位置发生屈曲,而是在一系列位置均有可能发生。为了激发第二个屈曲,两个屈曲之间应该保持足够的间距。如果两个屈曲之间的距离过小,则相邻屈曲之间的轴向力将达不到第二个屈曲的临界荷载,无法激发第二个屈曲。论文提出了最小屈曲间距的滑动距离判别法,给出了最小屈曲间距的判别公式。     

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.     

液压联轴节外套理想弹塑性自紧应力分析

本文对液压联轴节外套进行了理想弹塑性自紧应力分析,推导出外套弹塑性自紧卸载后的残余应力公式,得到了全塑性自紧卸载不产生反向屈服的最佳外内径比与鲍辛格效应系数间的关系.对于理想弹塑性材料不考虑材料的鲍辛格效应,此最佳外内径比为2.218,此时自紧压力可高达0.8σs,是非自紧外套弹性极限压力的两倍.若鲍辛格效应系数为0.5,则最佳外内径比为1.545,自紧压力最高可达非自紧外套弹性极限压力的1.5倍.     

单根加筋板整体屈曲临界应力计算与分析

目前,对加筋板稳定性的研究多采用有限元法,缺乏理论指导。本文忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有单根加强筋的加筋板,首先假设板的挠曲函数,接着将其代入板和加强筋的边界方程和协调方程,最后解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力计算公式。为了验证该公式正确与否,选取多个算例,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文推导的公式是正确的,并得出临界应力随γ和δ的变化趋势。     

舷顶列板兼做拦油扁钢的可行性研究

为了研究舷顶列板兼做油船货舱区拦油扁钢的可行性,本文首先考察了该结构形式对船体梁顶部剖面模数的影响,其次评估了拦油扁钢的细网格应力,结果表明甲板、舷顶列板和双壳强框三者相交处存在应力集中的现象,导致拦油扁钢在此交点处应力较高。再次分别基于平衡分岔失稳理论和极值点失稳理论计算了拦油扁钢的弹性临界应力和极限屈曲应力,并给出拦油扁钢的极限屈曲应力曲线。最后考察了拦油扁钢的疲劳寿命。四个方面的论证结果表明舷顶列板兼做拦油扁钢是可行的,但应注意舷顶列板的顶部应避免存在豁口等结构缺陷。     

关于稳定性临界应力与欧拉应力关系曲线的思考

当采用弹性理论对舰船结构进行稳定性计算时，其欧拉应力超过了材料的比例极限，可应用临界应力与欧拉应力关系曲线得到计算构件的临界应力。因此，稳定性的临界应力与欧拉应力关系曲线将影响到舰船结构的稳定性设计，乃至总纵极限强度的校核。通过对相关资料进行综合分析，就“舰船通用规范”中的稳定性临界应力与欧拉应力关系曲线问题提出了看法。     

破损船体非对称弯曲极限强度分析及可靠性评估

在船体发生破损后,其剩余有效剖面是非对称的,船体还可能倾斜。本文首先对破损船体非对称弯曲进行了弹性和塑性分析,在此基础上假设了破损船体发生整体破坏时的剖面应力分布,给出了破损船体非对称弯曲极限强度分析方法,并采用了比较精细的方法计算加筋板格的屈曲极限强度。以箱型梁模型和超大型油船为例,将本文的计算结果与试验、ＩＳＵＭ法及解析公式的结果进行了比较。基于破损船体极限强度,结合重要性样本法,对６５,００     

轴压柱形壳非线性屈曲试验与理论研究

本文研究了轴压不锈钢柱形壳的非线性屈曲行为.通过轴向压缩试验,获得柱壳的载荷位移曲线、失稳载荷、最终失稳模式;在此基础上,采用弧长法对试验壳体进行非线性屈曲计算,分析平衡曲线、临界载荷、临界屈曲和后屈曲模式等非线性屈曲行为,并与试验结果作对比研究.结果表明:在柱形壳受轴压而发生弹塑性屈曲时,端部长度缺陷会在轴压初期降低柱形壳的承载力从而影响临界屈曲载荷,且高度越小时,柱形壳越容易在两端发生形变.但是总体来看,发生塑性屈曲时,端部长度缺陷对临界载荷影响很小.     

矿砂船舱口间甲板结构的可靠性评估

文章针对一艘舱口间甲板发生屈曲破坏的矿砂船,对其舱口间甲板结构进行横向压缩强度分析和可靠性评估。为建立一套初步的可靠性评估方法,首先,采用半解析公式计算舱口间甲板结构在不同破坏模式下的压缩极限强度,其最小值即为结构的临界应力,为强度评估提供依据。其次,基于改进的一次二阶矩法编写FOR⁃TRAN子程序,计算结构的可靠性指标,建立了基于舱口间甲板的横向压缩强度的可靠性分析程序。综合评估结果表明,舱口间甲板结构的强度储备不足以抵抗外部载荷,屈曲破坏发生起始于檐板和舱口间甲板,这与目标船的事故分析报告中的屈曲现象吻合。根据舱口间甲板结构的强度和可靠性评估结果,采取三种加强方案,权衡结构安全因子和结构重量从而得出较优的修复加强方案。