移动式救生钟耐压壳强度与稳定性计算分析

救生钟初步设计阶段的强度与稳定性校核是根据潜艇规范或某些近似理论进行的，然而由于救生钟结构的复杂性，设计者希望得到调及局部开孔和曲率突变影响的整个钟体在各种载荷工况下的应力分布情况和总体抗失稳能力，采用有限元分析进行整体计算是最理想的办法，而且也是很有必要的。故此，应设计单位的要求，我们采用结构分析软件ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ，对救生钟的整个耐压壳体的强度和稳定性进行了计及壳体局部开孔和曲率突变影响     

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。     

考虑大挠度影响的球形壳强度与变形分析

球形壳结构在耐压容器与潜艇耐压壳体设计中被大量使用。本文基于幂级数法建立了一种静水压力下考虑大挠度影响的球形壳强度与变形的分析方法。算例表明,本文提供的理论方法与有限元数值方法计算结果相当吻合,算例同时也表明大挠度对球形壳强度与变形有一定的影响。本文方法可以推广到轴对称压力作用下组合壳结构强度分析。     

藕节形耐压壳体强度与稳定性分析及优化设计

结合有限元理论,利用基于试验点的设计方法对藕节形耐压壳体进行优化设计。基于试验点的优化设计的相关理论,利用正交试验设计确定25组试验点。利用参数化建模的方法建立25组试验点对应的藕节形耐压壳体的三维模型。基于有限元理论,利用Workbench对其强度及稳定性进行分析,得到各试验点参数对应的最大应力、临界失稳载荷及壳体质量。根据有限元分析结果,构造最大应力、临界失稳载荷及壳体质量关于球心间距半径比、厚度及切弧角的响应面;利用遗传算法,结合构造的响应面,对藕节形壳体进行优化设计并利用Workbench对其进行校核,验证所设计壳体的安全性。     

具有特殊肋骨型式的耐压壳体强度与极限承载能力分析

基于ANSYS有限元分析软件对具有装配型和宽扁型2种特殊肋骨型式的耐压壳体进行强度与极限承载能力分析.针对装配型肋骨的耐压壳体,对比其与传统加筋圆柱壳的强度特性,分析其在不同载荷下的应力分布,以及肋骨与壳体之间的装配间隙对极限承载能力的影响;针对宽扁型肋骨的耐压壳体,分别采用体单元和壳、梁单元进行有限元模拟,分析2种建模方式下结构强度及极限承载能力计算结果的差异性.计算结果表明：具有装配型肋骨的耐压壳体,外载荷与结构应力之间存在非线性关系,装配间隙越小,极限承载能力越强;具有宽扁型肋骨的耐压壳体,2种建模方式对其强度结果有一定的影响,而对极限承载能力的结果影响不大.     

深海载人潜水器耐压球壳极限强度研究

对现有的潜水器耐压壳的研究主要都围绕薄壳结构,而深海载人潜水器耐压球壳,已属于厚壳的范围.国际上还没有均匀外压下厚球壳的解析解,只有美国海军泰勒水池耐压球壳设计公式及俄罗斯相应的公式可以参考.因此本文基于有限元的分析方法,对大深度载人潜水器耐压球壳极限强度进行了研究.通过对有限元参数的比较,提出了一个合理的有限元分析模型,计算结果与实验数据相符,而泰勒水池公式及俄罗斯公式的误差较大.然后计算了一系列半径厚度比下的耐压球壳的极限强度,并研究了初挠度的影响.本文认为对于深海载人潜水器耐压球壳可以直接根据有限元计算确定其极限强度,泰勒水池公式和俄罗斯公式偏于保守;耐压球壳经过精加工,初挠度对于其极限强度的影响不大.为了实用起见,本文还给出了完善耐压球壳极限强度与经典值的比值曲线,以及初挠度效应曲线.     

潜艇耐压液舱结构破坏原因及加强形式探讨

耐压液舱区域的耐压壳体在外载荷作用下发生破坏,其破坏原因与相邻耐压壳体的受力相关,相邻耐压壳体的变形对其影响往往很大。在吸收现有潜艇耐压液舱结构理论计算方法、有限元分析和试验研究的基础上,对其结构破坏原因及加强形式进行了探讨。     

耐压液舱结构强度与稳定性

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据.     

潜器耐压液舱结构有限元分析

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据。     

一阶模态缺陷条件下蛋形耐压壳屈曲特性研究

为研究蛋形耐压壳在不同数值模型下的屈曲特性,首先,建立理想蛋形耐压壳数值模型,研究单元尺寸对其强度与屈曲的影响;在此基础上,引入非线性与一阶模态缺陷,分别研究蛋形耐压壳在这两种情况下的屈曲特性影响规律.结果表明:单元尺寸对蛋形耐压壳的强度影响小,屈曲影响大;非线性与模态缺陷对耐压壳的稳定性影响大,二者对临界屈曲载荷下降的贡献度分别达到56.27%、13.47%,故进行蛋形耐压壳数值分析时应将其列入考虑范围,保证耐压壳安全稳定性.     

深海钛合金压力容器在静水压力作用下的弹塑性分析

利用MSC.Marc Mentat 2005通用有限元软件对深海探测用压力容器受静水压力作用时的弹塑性失稳问题进行了计算与分析,弹性失稳数值计算的结果与用现有规范计算公式所得结果一致,均大于塑性失稳数值分析时的临界载荷。由此得出结论,对于厚壁且形状复杂的压力容器的失稳计算,用理论公式或仅用厚壳单元的弹性失稳分析是不够的,应该用3维立体单元的弹塑性失稳计算才能给出比较精确的强度预测。MSC.Marc Mentat2005强大的计算和仿真功能有效地模拟了深海精密探测容器受静水压力作用时的弹塑性失稳问题,为深海精密探测容器在材料、外观等方面做进一步的设计改进提供了可靠的工具。     

纵环加筋圆柱薄壳的塑性屈曲试验与分析

本文进行了纵环加筋圆柱薄壳在均布外压作用下的屈曲试验和分析研究。采用塑性形变理论和Misos屈服准则，在能量原理基础上导出了壳体简明的屈曲分析公式。给出了四个铝合金模型的屈曲破坏试验结果，描述了模型的破坏特征和破坏过程。试验及数值分析结果表明，在一定参数范围内，壳体将发生总体塑性屈曲破坏，且破坏表现为一个过程，局部屈曲将影响到总体屈曲临界压力。本文提供的总体屈曲简明分析方法具有较好的精度，可供初步设计时使用。     

集装箱船弯扭耦合振动分析

本文基于薄壁结构力学基本理论，提出了一种适合于大开口集装箱船弯扭耦合振动分析的薄壁梁有限元模型。该模型考虑了翘曲、剪切及剖面转动的影响，以及货舱大开口和抗扭箱（甲板梁）引起的结构不连续性。其例中，计算结果与三维有限元分析结果、模型试验结果相当吻合，而薄壁梁有限元的计算效率要高得多，算例还表明抗扭箱（甲板梁）对提高集装箱船的抗扭刚度有十分重要的意义。     

共同结构规范下的散货船结构分析

结合船舶设计过程中的经验反馈,在共同结构规范(CSR)的基础上详细讨论了散货船结构分析的要点,例如破损强度,组合屈曲,卷筒钢板加强等规范强度分析和直接规范有限元强度分析。     

Effect of pitting corrosion on local strength of hold frames of bulk carriers (1st report)

Firstly, pitting corrosion observed on hold frames in way of cargo holds of bulk carriers which exclusively carry coal and iron ore has been investigated in detail. It was shown that the shape of the corrosion pits observed on them is a circular cone and the ratio of the diameter to the depth is in the range between 8 to 1 and 10 to 1, which is different from the trend observed for the bottom shell of the oil tanker where the ratio is in the range between 4 to 1 and 6 to1.Secondly, a series of tensile tests has been conducted to investigate the effect of pitting corrosion on tensile strength of members. It was pointed out that the tensile strength decreases gradually and the total elongation decreases drastically with the increase of the thickness loss due to pitting corrosion. The reduction of the tensile strength of the members with pitting corrosion is larger than that of members with uniform thickness loss in terms of average thickness loss.Thirdly, a series of compressive buckling tests has been performed to examine the influence of pitting corrosion on buckling behavior of members. It was found that compressive buckling strength of pitted members is smaller than or equal to that of members with uniform thickness loss in terms of average thickness loss.Finally, an elasto-plastic analysis by FEM has been carried out to simulate the compressive buckling test in order to validate the method of modeling members with pitting corrosion. An attempt has been made to simulate the compressive buckling behavior of pitted members using shell elements of which meshing size is almost the same as the original thickness of the pitted plate.     

考虑铺设残余变形影响的管道屈曲分析

文章基于壳单元建立了精细的托管架—管道相互作用模型,模拟了S型管道铺设过程,研究了铺设过程中管道的塑性变形分布,评价了铺设残余塑性变形对管道屈曲压力的影响。研究结果表明在深水S型铺设中,管道会发生明显残余塑性变形,并削弱管道的后续屈曲承载能力。     

密加筋板结构的稳定性分析

根据密加筋板结构的特点,基于中间有弹性支座连续压杆的稳定性理论分析方法,推导出单向受压密加筋板结构整体失稳时临界载荷的实用计算公式,并与有限元的数值解进行了比较。结果表明,公式形式简单、运用方便、结果准确、便于在工程中实际应用。     

现役散货船板架结构稳定性研究

本文对现役散货船双层底结构的稳定性能进行研究,讨论了结构缺陷对稳定性的影响,提出带缺陷结构的稳定性计算方法,得出了计算双层底板架结构的非线性有限元方法,通过实例计算,证明了该方法的正确性与有效性.并讨论了装载情况对双层底结构稳定性的影响,将有限元方法的计算结果与工程中常用的正交异性板方法计算结果进行比较分析,得出了正交异性板方法的计算结果与实际结构承载能力的差距,并依此给出一修正系数,使正交异性板方法能更好地应用于实际工程.本文还对部分骨材开裂的双层底板架进行了非线性有限元分析,得出不同开裂情况下板架的临界载荷.最后文中还通过实船检测资料,对存在着腐蚀缺陷的双层底结构进行了缺陷分析,并与理想结构的临界载荷进行比较,得出了腐蚀状况对结构的稳定性的影响规律.     

篱笆式卷筒结构的动态特性研究

为了提高篱笆式卷筒结构设计的安全性和可靠性,分析了多层钢丝绳缠绕作用下卷筒体承受径向外压力、横向力和棘爪力的受力情况,利用有限元技术计算了卷筒在筒体、端板作用力下的屈曲特征,将卷筒体视为变质量系统得到了不同缠绕情况下的结构模态,最后分析了不同工作压力载荷状态下整体结构的频率响应特性。研究工作为卷筒体结构的优化设计提供了分析手段和参考依据。     

桶型基础在负压作用下的屈曲分析

桶型基础是一种新型的基础结构形式 ,它采用短粗圆柱薄壳结构 ,利用负压原理安装 ,当基础非常接近海床时 ,裙端在横向没有约束 ,在静水压力作用下极易产生屈曲 ,是结构最危险的状态。本文将此时的结构简化为一端固定 ,一端自由的圆柱薄壳 ,采用经典线性屈曲理论 ,通过选取轴向梁函数与周向三角形函数的组合作为屈曲挠度函数 ,得到了桶型基础在一端固定 ,另一端自由边界条件下的线弹性屈曲的解析解。同时采用工程实例进行计算 ,并与有限元计算进行了对比 ,获得了比较满意的结果。根据本文的理论方法编制的程序简单明了 ,计算方便 ,非常适合于实际工程中的预算和评估。