桁材开孔腹板的线性屈曲强度分析

船体在总纵弯曲时甲板纵桁和船底纵桁承受较大的轴向压力,而在桁材腹板上开孔会影响其腹板的屈曲强度.针对这一问题,应用有限元屈曲特征值分析方法对受轴向压力开孔腹板的屈曲载荷进行计算.通过对计算结果的分析,对开孔尺寸和开孔位置对腹板屈曲强度影响的规律进行了归纳,并对腰圆孔和圆孔对腹板屈曲的影响程度做出了比较,对船体结构中腹板开孔尺寸及位置提出了一些建议.     

基于复变函数解法的桁材开孔腹板弹性屈曲分析

在船体梁总纵弯矩作用下,位于甲板和船底的纵桁承受着较大的轴向压力,而桁材腹板上的开孔将影响腹板结构的屈曲强度。腰圆形是桁材腹板开孔的常见形状,带这种开孔的板格屈曲计算是难以获得弹性屈曲解析解的,目前常用的算法是基于有限元的特征值屈曲分析。本文综合运用复变函数方法和Ritz法,形成了一种新的计算方法,它可以在较粗的背景网格下得到足够准确的弹性屈曲载荷。通过系统的敏感性计算对比,此方法的可用性得到了验证。     

关于在桁材腹板上开电缆和管子孔的探讨

本文根据船舶电缆、管系在桁材腹板中开孔进行光弹性试验的结果和对国内外船舶在船体结构中开孔的归纳分析作了系统的讨论,得出了开孔附近区域的应力分布、应力集中系数和合理补强方法等有价值的数据。     

横梁腹板开孔剪切稳定性加强方式

船体结构中,为方便管线通过,常需在横梁腹板上开孔,这将影响横梁的强度和稳定性。本文主要针对腹板开孔对其剪切稳定性影响进行讨论,并为补偿开孔后腹板剪切稳定性的损失,采用有限元弹性屈曲分析方法,探讨了常用的加强筋、围缘扁钢和复板3种加强方式在不同加强尺寸下的加强效果。本文的计算和分析结果能为横梁腹板开孔的加强设计提供一定的参考。     

C型独立液货舱开孔处结构强度分析与研究

C型独立液货舱开孔区域的强度对整个液货舱围护系统的安全性至关重要。根据压力容器规范计算方法对罐体上气室处开孔及气室封头上的接管处开孔进行强度校核,并提出补强设计方案;通过有限元计算方法对补强方案进行验证与研究。结果表明,气室处开孔应力水平较高,通过设置复板及增加气室筒体板厚的方式能最有效改善该区域的强度。     

强力骨架梁腹板开孔有限元分析

针对舰船结构中强梁腹板特殊开孔引起的应力集中问题，应用有限元法分析了开孔的垂向位置、孔的宽度、孔的长度对强梁整体强度的影响，以及其最大应力发生位置的变化规律，讨论了3种常用开孔补强方法的补强效果，并提出了一些供实际结构设计的参考意见。     

对受弯曲及压缩作用加劲板有效宽度的评估

本文分为三个部分。第一部分涉及伴随加劲板弯曲而产生的剪力滞后作用。第二部分讨论无加劲肋长板受压时的效应，这被称之为有效“宽度”作用。涉及的内容有板的最大强度；此强度如何受初挠度，正压力和边界条件影响；单格板破坏前的应力分布，为确定单板刚性而设立的“减缩有效宽度”概念，该部分的最后评价中推荐了无约束板强度平均预计值：σｍ／σｖ＝（２／β）－（１／β＾２）。这为英国海军所采用，且在欧洲已被推荐了无约束     

加筋圆柱壳开孔围栏肘板拓扑优化设计

[目的]在水下耐压圆柱壳结构开孔围栏与环向肋骨连接处,易出现应力集中。[方法]为此,提出一种开孔围栏与环向肋骨连接肘板拓扑优化设计方法,以有效降低肘板区域的局部高应力。首先,采用子模型技术对连接肘板区域结构进行精细化应力分析;然后,以连接肘板为设计变量,考虑耐压壳板、围栏和肋骨特征点的应力约束,以肘板区域最大应力最小化为目标函数进行拓扑优化,并对拓扑优化结果进行工程化处理,得到最终的肘板形式。[结果]计算结果表明,面板局部加宽的肘板形式可以有效降低应力集中程度;开孔围栏位置横向偏置时,远离中纵剖面一侧的肘板面板加宽长度较大;连接肘板与开孔围栏中心偏置时,肘板面板关于其腹板对称设计即可。[结论]所做研究可为类似结构设计提供参考。     

自升式平台桩腿的局部开孔分析

某自升式平台为安装冲桩管线需要在桩腿上开孔,因开孔位置无法避开桩腿高应力区,故需对开孔部位进行局部强度和屈曲分析.本文应用MSC/NASTRAN和ABAQUS有限元分析软件,对单根桩腿建立了详细的有限元模型,除圆柱形桩腿的外壳以外,还包括了内部纵桁、水平撑杆、桩靴细部结构以及开孔周围的加强结构等.边界条件的选取主要是基于平台整体分析得到的结果,考虑到平台主体和桩腿之间的约束变形情况,进行了适当的简化模拟.载荷考虑了自重、静水压力以及作业和自存工况下的风、浪、流载荷.为校核桩腿在整个服役期内是否满足要求,本文所建模型扣除了3mm的腐蚀余量.分析结果表明:桩腿开孔周围结构虽处于较高的应力水平,但仍在许用应力范围之内,并且桩腿的屈曲强度满足要求.     

基于空腹桁架理论的船体结构腹板开孔强度简化分析方法

大型船舶结构的设计和建造过程中考虑到电缆管路布置及结构轻量化需求,常在主要构件高腹板上开设许多开孔。为快速有效评估高腹板开孔结构的强度特性,本文利用费氏空腹桁架理论和有限元数值方法,分析腰圆形开孔的纵向位置、开孔宽度和长度对开孔周边强度的影响,并对费氏空腹桁架理论作适当修正。结果表明,本文提出的修正公式能够适用于不同尺寸结构,并有效提高理论计算精度。     

含椭圆孔的复合材料板在压应力作用下的应力仿真计算

孔使原本连续的结构产生突变而不连续,必然会引起结构上的应力集中,降低其强度,孔的影响对于复合材料要比均质材料大得多。文中对于含椭圆孔的复合材料板,运用复变函数理论建立计算模型。采用保角映射的方法得到准确描述应力场的复变应力函数。按照所建立的数学模型对含有椭圆孔的复合材料板进行应力分析。针对在压应力作用下的含不同几个尺寸椭圆孔的正交各向异性板,讨论了其相应的孔边应力分布,并对所研究的各种情况下孔边应力场进行比较。     

CSR散货船货舱实肋板上开孔加强的研究

通过对某型CSR双壳散货船货舱段的直接计算和规范计算,发现实肋板上开孔加强对实肋板开孔位置处的屈曲强度、BC-A和BC-B散货船进水工况下双层底剪切能力和货舱许用装载量都有较大程度的提高.该方法施工方便,可以减轻结构重量,在相关强度不满足要求时可以作为一种有效的加强方法.     

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。     

船舶肘板拓扑优化设计北大核心CSCD

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。     

邮轮典型开孔高腹板板架结构极限强度分析

[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性。[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺陷、纵桁规格、腹板开孔对板架纵向受压极限承载能力的影响规律。[结果]发现薄板板架对于初始缺陷更为敏感且不同于厚板板架的初始变形模式,纵桁对纵压极限能力贡献度较大,纵压极限承载能力对开孔比例、开孔形状敏感性较低,开孔位置决定崩溃破坏屈曲带的位置,进而揭示了开孔高腹板板架的破坏失效模式。[结论]所得甲板初始缺陷、纵桁几何尺寸、腹板开孔诸因素对开孔高腹板板架极限强度的影响规律,可为邮轮结构轻量化设计及安全性评估提供指导。     

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.     

化学品船不锈钢舱热应力分析

以不锈钢舱化学品船的货舱区域平行舯体为模型来计算温差应力，并用于整个货舱区域。计算得出的温度载荷反映了航行和停？白状态下的满载和部分装载状态；将温差应力与静水弯曲应力、波浪弯曲应力以及液货和海水产生的静应力和动应力进行合成，最终结果对照许用应力，对全船和局部弯曲强度进行校核；同时研究了由于温差应力的存在对桁材轴向弯曲和剪应力、失稳强度、焊接（型式和尺寸）、开VI（形状，位置，局部加强等）的影响。     

压缩与剪切联合载荷作用下矩形板格的极限强度分析

当船舶在波浪中航行时,一般认为为船体结构基本单元的矩形板处于联合载荷作用之下,为了评估板单元在这种情况下的极限强度,讨论了矩形板在压缩与剪切应力联合作用下的特性。该研究分三步进行;第一步是运用伽辽金（Galerkin)法对板进行弹性屈曲分析;第二步是在材料刚塑性的假定下进行塑性破坏分析;第三步是综合弹、塑性分析的结果,进行极限强度分析。在整个分析中,对压缩与剪切应力在联合载荷中所占比例的不同情况进行了计算,而且还考虑了初始缺陷对于极限强度的影响。     

船舶圆弧过渡肘板节点的屈曲破坏研究

船体构件腹板在连接端部逐渐升高形成圆弧过渡肘板节点,较大的腹板尺寸导致其受弯时易出现屈曲破坏,从而影响船体结构的安全性。以典型圆弧过渡肘板连接的横梁-肋骨节点结构为研究对象,采用极限强度试验与非线性有限元模拟方法,研究肘板节点受弯时的破坏模式、极限载荷以及屈曲过程,讨论肘板臂长、圆弧半径、面板厚度对节点结构屈曲破坏的影响。结果显示:考虑初始缺陷的非线性有限元模拟结果与试验结果一致;根据肘板尺寸的不同,屈曲破坏的位置包括靠近肋骨的横梁腹板区域以及肘板与横梁过渡圆弧处的腹板区域;随着肘板臂长的增加,不同圆弧半径时节点的极限载荷均为先增大后趋于不变;随着圆弧半径的增加,肘板臂长较小的节点极限载荷缓慢上升,肘板臂长较大的节点极限载荷则近似呈线性增长趋势;面板厚度对极限载荷的影响较小,随着面板厚度的增加,极限载荷先缓慢增加后趋于不变。     

散货船顶边舱横隔板的拓扑优化设计

针对散货船顶边舱横隔板的设计主要靠母型船和工程师经验进行,以横隔板重量最轻为目标,参照原始设计的应力结果进行基于应力约束的拓扑优化。基于原始设计方案,去除顶边舱横隔板上的开孔面板、防倾肘板和屈曲筋,对结构进行细化后获得响应工况的应力作为拓扑优化的应力约束。分别对单个横隔板进行拓扑优化和对货舱内所有横隔板进行拓扑优化。基于拓扑优化结果,设计新的横隔板开孔方式并进行详细设计,并基于三舱段有限元计算对优化设计进行粗网格和细化分析校核。优化后的构型相对原始设计能获得更轻便的重量和更小的应力结果。本文的研究可以为散货船的拓扑优化、顶边舱横隔板的设计提供参考。