全局优化算法在船舶结构优化设计中的应用

为了提高船舶龙骨结构在受力过程中应力分布的均匀性和提高材料的利用率,本文采用Hypermesh软件建立了龙骨结构有限元模型,并结合其MORPH功能定义筋板形状变量,建立形状优化模型。随后,将全局优化算法与形状优化模型相结合,对船舶龙骨结构进行优化设计。结果表明,在筋板交错位置增加筋板高度能够有效提升龙骨结构整体刚度,其余位置可以采用较小的筋板高度。本文研究可为船舶龙骨结构改进设计提供参考。     

含中心裂纹的有限加筋板应力强度因子理论分析及数值仿真

基于裂纹问题的复变应力函数、Paris位移公式和变分原理,对板材和筋条均含裂纹的加筋板结构的应力强度因子进行了分析求解。对加筋板离散化,忽略受拉时筋、板弯曲的影响,结合Paris位移公式对加筋板中含中心穿透裂纹的板材在单向拉力 和加筋条的剪力作用下的位移进行了计算;应用变分原理对含边裂纹的加筋条结合筋条和板变形协调方程求解筋条对板的节点剪力作用,从而求解了含裂纹加筋板的问题。采用数值仿真方法分析了应力强度因子随板材和加筋条上裂纹扩展的变化规律,研究了加筋条刚度和加筋条间距变化对裂尖处应力强度因子的影响。     

锚拉板式索梁锚固结构构造参数分析

鉴于锚拉板式索梁锚固结构受力复杂、应力集中等问题,以厦漳跨海大桥南汊主桥Z12锚拉板式索梁锚固结构为例,采用ANSYS有限元软件对锚拉板式索梁锚固结构进行构造参数分析。结果表明,增大板厚、加长剪切剪焊长度以及增大塑性区半径均能改善应力集中状态,但以增大塑性区半径最为明显。     

斜拉桥索塔与索梁锚固区局部应力分析

混凝土斜拉桥索塔、主梁常采用预应力混凝土结构,在强大的索力和预应力共同作用下,索塔、索梁锚固区受力十分复杂。针对索塔、索梁锚固区的受力状况进行研究,对优化锚固区细部构造及预应力钢束的布置均有重要意义。以一座独塔混凝土斜拉桥为例,运用有限元方法对索塔、索梁锚固区进行了空间应力分析,总结了锚固区的受力特点。     

矩形沉箱外壁支座加强短筋伸出长度分析

针对矩形沉箱外壁支座处加强短筋伸出长度的问题,以某重力式沉箱码头项目为实例,采用有限元软件计算沉箱构件实际受力情况,分析支座短筋的伸出长度。计算结果显示,对于部分情况,支座加强短筋伸出支座外的长度大于板净跨的1/4。因此,对于矩形沉箱外壁支座加强短筋的伸出长度,不可简单地取规范规定的最小长度,而应通过进一步计算确定。     

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。     

具有裂纹缺陷的加筋板的剩余拉伸强度分析

对具有裂纹缺陷的加筋板的剩余强度进行了数值分析.考虑了加筋板上的三种缺陷形式,即板和筋上的垂直裂纹,板和筋上的倾斜裂纹以及板上的裂纹和筋上的圆孔.对板和筋上的相对裂纹长度、材料属性、板和筋的厚度、裂纹开裂角度以及圆孔的直径等影响参数进行了分析.同时,将无加筋板剩余强度的经验公式推广到加筋板,并验证了公式的有效性.     

高速船铝合金带筋板的力学性能优化设计

对承受不同横向载荷的带筋板进行系列剖面优化设计,获得带筋板的初步设计尺寸,借助有限元计算从局部与整体屈曲角度对铝合金带筋板尺寸进一步优化,并确定具体的尺寸,有限元计算分析结果表明,所设计的不同规格的带筋板具有相同的应力水平,并计算得到其极限承载能力.     

基于有限元分析的大型拖拽绞车滚筒优化设计

针对大型拖拽绞车滚筒加工困难且成本高的问题,考虑到筒体内加筋板可以有效降低滚筒的应力和应变,分析滚筒内纵向筋板对滚筒承载能力的影响效果,认为可通过增加纵向筋板来减薄滚筒壁厚,从而降低加工难度和成本。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板伤损漏筋病害整治

CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板如果出现伤损漏筋病害,就会降低无砟轨道的耐久性,影响轨道结构受力,一旦发生钢筋剥落现象,将直接威胁高速铁路行车安全。基于此,文章对CRTSⅡ型板式无砟轨道底座板伤损漏筋病害成因进行分析,并详细介绍了整治施工方法、材料标准及施工要点,为整治类似病害提供参考。     

考虑反摩阻的梁端锚固损失计算

在经典摩阻理论计算公式的基础上,建立了锚固时考虑反向摩阻的力筋应力损失计算公式,物理概念明确,且适用于任意形状力筋和单、双端张拉的情形,为考虑反摩阻影响的锚固损失计算提供了可靠的理论依据.探讨了公式的适用范围,对减小锚固损失提出了相应的补偿措施.     

复合法加固失稳加筋挡土墙

加筋挡土墙是由填土、筋带以及墙面板三部分组成,是一种复合体结构.但加筋挡土墙在建成后却易发生了轻微变形以及严重失稳变形.本文通过对加筋挡土墙失稳原因的分析和失稳特征的认识,复合运用挡土墙加固的三项常规技术(锚喷、注浆和预应力锚固)来治理失稳加筋挡土墙.     

预应力锚索加固洞室抗爆性能试验

研究预应力锚索锚固洞室在爆炸波作用下的动力反应特征对认识预应力锚索加固机理和完善洞室加固设计有着重要的意义。通过室内模型试验和数值模拟,研究了在集中装药爆炸波作用下直墙圆拱式洞室围岩介质内应力波宏观变化特征和峰值应力衰减规律,从而得出抗爆锚固洞室周边围岩的受力变形状态和动力反应特征,分析了预应力全长粘结式锚索的索端张力变化特征和锚固段轴应变变化波形,结果表明抗爆洞室围岩抵抗变形能力得到一定地提高。采用显式动力分析程序得出的计算结果与试验数据的吻合性较好,进一步证实了模型参数和建模的有效性和正确性。     

复杂应力状态下无筋板格极限强度研究

无筋板格是波浪中航行船舶的基本结构单元,精确评估无筋板格极限强度对保证船舶结构安全性具有重要意义.本文基于弹性大挠度理论分析和刚塑性分析,给出了复杂应力状态下无筋板格极限强度计算方法;定性的研究了各参数对无筋板格极限强度的影响;比较了剪应力与其它应力作用的合成分析方法和分离分析方法,验证了分离分析方法的可行性和高效性;开展了本文方法与经验公式及ABS规范公式的比较研究.     

压力集中型预应力锚索剪应力有限元分析

在详细分析压力集中型预应力锚索结构特征基础上,利用有限元软件进行模拟和分析该种锚索受力特征。在分析中采用整体式初应变方法来考虑混凝土和钢筋(即将混凝土和力筋划分为不同的单元来考虑),而预应力的施加是通过给锚索单元一个初始的应变。通过分析得到锚固段剪应力的分布特征,它主要与锚索弹性模量、灌浆体弹性模量、灌浆体半径、锚索半径、灌浆体泊松比这几个参量有关。最后,为了便于工程直接应用,综合以上几方面的影响因素给出压力集中型预应力锚索计算锚固段剪应力的理论公式。     

隧道进口段山体古滑坡复活的治理

针对古田隧道在施工过程中发生的山体古滑坡复活情况,通过对隧道地表情况、围岩地质、构造等方面进行分析,找出了其形成原因,采取了锚固桩、锚索桩、微型锚筋桩和洞内加强支护等综合治理措施,成功地治理了山体滑坡。文中阐述了微型锚筋桩施工工艺和监控量测方法。     

含裂纹损伤部分加筋板应力强度因子分析

基于复应力函数的解法,对含裂纹部分加筋板在拉伸载荷作用下的应力强度因子进行了分析计算.考虑了部分筋条的长度、位置以及筋条与板的相对刚度对加筋板裂纹尖端应力强度因子的影响,并基于这些结果对结构的止裂性能进行了分析.计算结果表明对于给定的裂纹长度,随着筋条长度的增加,筋条对裂纹板的加强作用普遍提高,当筋条的长度增加到一定程度时,继续增加筋条长度对应力强度因子影响不大;提高筋条对板的相对刚度,能有效降低结构应力强度因子,提高结构的止裂能力.     

附加多个集中质量加筋板的自由振动分析

基于能量泛函变分的方法,研究附加多个集中质量纵横加筋板的自由振动特性。在处理板与筋条的变形协调约束条件时,通过引入拉格朗日乘子,把板、梁组合振动分析问题转化为处理一类无约束泛函变分问题,从而得到加筋板的广义特征值矩阵方程。通过集中质量点的形式引入板上装载设备质量。求解方程可以得到组合结构的各阶固有频率。以四边简支边界条件纵横离散加筋板为计算实例,通过特征值确定其振型并与仿真分析结果进行对比分析,表明其准确有效,可为此类工程问题的研究提供理论基础。     

附加多个集中质量加筋板的自由振动分析北大核心CSCD

基于能量泛函变分的方法,研究附加多个集中质量纵横加筋板的自由振动特性。在处理板与筋条的变形协调约束条件时,通过引入拉格朗日乘子,把板、梁组合振动分析问题转化为处理一类无约束泛函变分问题,从而得到加筋板的广义特征值矩阵方程。通过集中质量点的形式引入板上装载设备质量。求解方程可以得到组合结构的各阶固有频率。以四边简支边界条件纵横离散加筋板为计算实例,通过特征值确定其振型并与仿真分析结果进行对比分析,表明其准确有效,可为此类工程问题的研究提供理论基础。     

前板桩高桩梁板码头升级改造技术

针对带前板桩高桩梁板码头的升级改造问题,基于旧码头耐久性检测评估结果进行升级改造研究。采用对旧码头构件破损露筋、裂缝周围混凝土凿除并重新浇筑,表面用碳纤维布加强,对Ⅲ类桩基采用补打灌注桩并与原有结构连成整体等加固措施,同时,针对前板桩高桩梁板码头的结构特点,结合升级改造后码头水深条件、靠系泊设施、使用荷载等各种因素,采用在码头后方新建10 m宽高桩平台与原码头连接成整体受力的方案,成功将原5 000吨级码头升级为30 000吨级,对类似升级改造工程具有借鉴意义。