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。     

板架弯曲二次应力对纵骨疲劳评估影响的研究

为了验证散货船、油船协调共同规范(HCSR)中在计算纵骨疲劳寿命时不考虑板架弯曲纵骨二次应力的合理性,讨论两种二次应力的计算方法,分别对散货船和油船板架的纵骨的二次应力进行计算,通过对是否考虑纵骨二次应力计算得到的疲劳寿命进行对比,验证HCSR中简化算法计算纵骨疲劳寿命的合理性。     

大体积混凝土底板伸缩缝理论间距的研讨

上世纪70年代,根据我国大体积混凝土底板温度应力计算的现代理论,建立了最大伸缩缝间距的理论公式。但在实际应用时,却变成了经验公式,公式中各参数的取值更是凭经验,计算繁杂。本文根据同样的现代理论,推导出另一种形式的伸缩缝间距理论公式,物理意义明确,根据混凝土控制龄期段的各参数,代入该公式,只需运算一次,就可算出最大伸缩缝的理论间距。     

基于数值试验的喷水推进轴流泵的一体化设计

在给定流量、转速和扬程的设计指标下,综合分析和选取决定叶轮水动力性能的主要几何参数,采用升力法进行喷水推进轴流泵叶轮的水力设计。然后运用CFD方法对所设计轴流泵在设计点水动力性能进行数值模拟,计算结果表明:水力效率和扬程均满足设计要求。此基础上计算得到了该泵的扬程-流量、功率-流量、效率-流量特性曲线,进一步验证设计的合理性。最后将在设计工况下计算得到的水动力载荷导入有限元分析软件进行叶轮应力分析,校核了设计工况下叶片强度;同时,对叶轮进行模态分析,结果显示:所设计叶片固有频率远离轴频、叶频,能很好地避开叶轮共振。     

离心泵级间间隙泄漏量的理论计算

为推导并验证两同轴联接离心泵级间间隙泄漏量的理论公式,基于CFD仿真得出间隙前后压差和转速对级间泄漏量的影响规律;借鉴叶轮密封环泄漏量的理论计算,推导出级间间隙泄漏量的理论计算公式.将数值计算出的泄漏量与理论公式结果进行对比,结果表明二者差距很小,验证了该理论公式计算级间间隙泄漏量的可行性.     

带径向边裂纹圆盘的权函数和旋转应力强度因子

采用裂纹在均布压力作用下的应力强度因子为参考载荷,通过Petroski和Achenbach的裂纹面张开位移公式推导出了内壁带径向边裂纹的圆盘的权函数,进而得到了计算旋转圆盘裂纹尖端处的应力强度因子公式.该公式可计算旋转圆盘在不同裂纹深度、转速、材料和尺寸情况下的应力强度因子.与有关文献比较,表明本文的公式具有良好的精度.同时文中还研究了旋转圆盘应力强度因子随裂纹深度和圆盘直径之间的变化规律,方便了工程应用.     

基于累积塑性破坏的船体缺口板低周疲劳裂纹萌生寿命研究

结合循环应力-应变曲线,获得N次载荷循环后船体缺口板累积塑性应变值,根据Neuber公式和Manson-Coffin方程建立了循环载荷下基于累积递增塑性破坏的船体缺口板低周疲劳裂纹萌生寿命的计算模型。通过有限元计算讨论了循环载荷的平均应力、应力幅值、应力比及尺寸效应的影响;所建立模型的计算结果与已有实验结果基本吻合;对合理预估单轴循环载荷下缺口板的低周疲劳裂纹萌生寿命以及提高船舶安全性有重要意义。     

碳纤维加固T形截面梁抗弯性能研究

在考虑二次受力的基础上,充分考虑了受压区混凝土的非线性应力一应变关系,利用钢筋混凝土的相关原理,对CFRP加固结构的受弯极限承载力和加固量公式进行了相关推导。     

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。     

现代船用齿轮箱轮齿弯曲应力计算

现在,造船工业最通行的二个轮齿弯曲应力计算方法是: 1.按MIL-G-17859计算齿根应力; 2.单位负荷法。早在1909年,当透平齿轮第一次应用到船上时,已经介绍了这二个方法,而在50年代中期则正式应用到船用齿轮上。在1916年至1940年期间,推进齿轮的承载能力是由经验公式来决定的,它等于单位齿宽负荷与常数和小齿轮直径乘积之比。常数的范围在50至60之间。直径取一次方,有时也取1/2次方或2/3次方。 1941年,海军齿轮工业委员会和海事管理署采取了这样一个公式,即直径d定为一次方,并     

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。     

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。     

离心泵自吸高度定量估算等问题的探讨

对离心泵自吸能力、对有限多叶片离心泵叶轮理论压头以及对往复泵空气室贮蓄容积提出新的计算方法。指出离心泵启动时如吸入管和泵壳中充满空气，其自吸能力极小，最大吸上高度不超过０．０１２６ｍ，故离心泵启动前在其吸入管和泵壳中灌满水（设水温为２０℃），其最大理论吸高（＊吸入管段中的流阻损失未计）可达９．７６ｍ。对用于计算有限多叶片离心泵叶轮理论压头的普费列德尔经济公式作了简化，获得简化公式。通过多便实泵计算     

用二次量子化方法处理费米子对能级

应用二次量子化方法，较为简捷地得出费米子对的能级公式，并计算了超导电子对的能量。     

船舶喷水推进器进水流道效率的数值计算

根据第21届、23届及24届ITTC关于喷水推进器能量公式的不同定义分别推导了进水流道效率的3种计算公式。在保持总流量不变的条件下,用满足最小偏差量的半椭圆来拟合进流面的形状,以CFD为工具对进水流道效率进行数值计算。对比分析7个不同进流面位置的计算结果,证明了进流面选在进口前1倍叶轮直径处是实用而合理的。研究结果表明,包含动能、压能、势能的进水流道效率公式最为合理,包含动能和压能的公式在CFD计算时可以作为流道效率的简化公式;重力对流道效率的计算值没有影响;由简化公式得到的计算方法可以大大减少计算量。     

应用VOF方法分析波浪与透空式码头的作用

应用VOF(Volume of Fluid Method)的二维数值波浪水槽模型,计算了某工程透空式高桩码头的透浪系数,并与实验结果及Wiegel,Kriebel公式计算结果进行了比较,为减小造波边界的二次反射影响,在数值波浪水槽左端设置了可吸收式造波机数值边界条件,数模得到的透空码头的透浪系数与实验结果吻合较好,与Wiegel、Kriebel等学者的理论公式计算结果一致.     

用二维的Holzer表法计算船舶轴系有阻尼的强迫扭转振动

船舶轴系的扭转振动计算要求精度高。在计算自由振动时均用Holzer表法,比较准确。但在计算带阻尼的强迫振动时,多采用建立在试验基础上的近似计算方法,如能量法或放大系数法等,一般误差较大。本文提出的二维的Holzer表法是一种分析计算方法,它用复数形式处理了外阻尼和内阻尼,而且内阻尼系数能在计算过程中确定,还有其它的优点,比现有方法前进了一步。 另外,能量法等半经验公式只能计算共振转数下的扭振应力,在附近的非共振转数下的应力只能用另外的近似公式计算,本文提出的方法能直接进行非共振计算。 对一艘油轮和一艘散货轮轴系进行了计算,证明本文提出的方法是适用的。     

基于裂纹尖端应力比值的FGM板应力强度因子简便预测方法

为了弥补含裂纹功能梯度材料(FGM)结构强度预测方法的不足,文章基于有限元分析方法,将复杂的FGM板应力强度因子求解问题转化为简单的FGM板和均匀材料板之间裂纹尖端应力比值计算问题,仅通过使用均匀材料板和FGM板裂纹尖端应力比值、均匀材料板应力强度因子经验公式即可得到任意FGM板应力强度因子值,从而提出了一种基于裂纹尖端应力比值的FGM板应力强度因子简便预测方法。该方法避免了复杂的矩阵运算以及数值积分,仅需建立二维有限元模型即可在保证精确度的基础上快速得到FGM板应力强度因子预测值。通过多组算例对比分析,证明该方法预测精度高,比传统计算方法更为简便,便于工程应用。     

三维裂纹前缘应力强度因子数值计算方法

本文建立了采用20节点奇异元1/4节点位移法求解三维裂纹整个前缘3种类型应力强度因子的数值计算方法,给出了裂纹网格划分方法以及网格划分参数取值范围;基于平板表面裂纹研究了网格划分参数对应力强度因子计算结果的影响,并与Newman-Raju解析公式计算结果对比验证了数值方法的准确性,二者最大误差小于2%;采用数值计算方法计算了裂纹扩展标准三点弯曲样扩展过程中单边穿透裂纹前缘应力强度因子,并与解析公式计算结果进行对比分析,二者最大误差为4.7%,且随着裂纹扩展,误差越来越小。结果表明,提出的数值方法可用于含裂纹结构整个裂纹前缘不同类型应力强度因子求解中。     

实测混凝土硬化变形规律与应力估算方法

通过实测防渗墙混凝土应变曲线,采用松弛法计算混凝土应力,提出了基于经验的简化估算公式。