小型双体船桁架式连接桥结构强度评估及优化

针对1艘钢管桁架式连接桥结构的小型双体船,采用直接计算法对连接桥进行局部强度评估。重点关注横向载荷,利用三维线性势流理论和设计波法计算双体船的波浪载荷,计算连接桥结构在危险工况下的结构响应,对不满足规范要求的杆件进行优化。结果表明,基于桁架式设计理念的连接桥强度满足要求,可为类似船型设计提供参考。     

8000t级海推船体结构强度计算

按照等效设计波的概念由给定的波浪参数对波浪载荷进行直接计算，根据模型试验得到的顶推载荷，利用惯性释放功能，对8000t级江海直达推船进行全船结构强度，特别是顶推装置连接部位的局部强度进行有限元直接计算分析，依据CCS有关规范和指南进行结构强度的衡准。     

超大型浮体柔性连接器极限强度模型试验研究

本文针对五模块横向下浮筒式超大型浮式结构物,基于刚性模块柔性连接模型计算获得连接器的工作载荷和极限载荷,结合超大型浮体结构形式和连接器构型特点,设计并开展了柔性连接器结构极限强度模型试验,获得了连接器结构的失效模式和极限强度.试验结果表明该连接器设计合理、连接安全、结构可靠,为验证柔性连接器极限强度评估方法和优化柔性连接器设计方案提供了依据.     

双体船型清污船结构强度评估

基于中国船级社《小水线面双体船指南》(2005),考虑双体船的静水载荷、重力载荷和环境载荷等,确定设计载荷和设计工况,采用有限元分析的直接计算法,对双体船的主船体及连接桥结构进行强度评估。结果表明:该双体船结构满足强度校核要求,高应力发生在货舱端部的连接桥附近和艏部导流板处。     

趸船引桥结构强度有限元计算及结构改进方案研究

以某趸船引桥结构为研究对象,在两种载荷状态下对引桥结构强度进行有限元直接计算,在此基础上,就引桥连接方式以及车辆行进方式做了两组对比研究并得到相关结论。最后,就结构强度计算中发现的问题提出结构改进方案并进行效果验证,希望可以为此类结构的设计和使用提供参考。     

船用柴油发电机组螺栓连接基座强度和疲劳寿命分析

为了保证船用柴油发电机组螺栓连接基座长期运行的可靠性,需对基座强度和疲劳寿命进行分析研究,并对螺栓连接基座进行有限元建模,计算螺栓连接基座静强度。该文基于VDI 2230标准对基座螺栓进行强度计算,依据实际振动测试基座载荷和额定工况载荷,分别计算螺栓连接基座在运行工况中的响应振动特性,分析其疲劳寿命。结果表明：有限元计算螺栓连接基座静强度满足要求;基于VDI 2230标准计算的螺栓强度满足要求。根据两种方法响应计算表明：20年的安全运营期内,螺栓连接基座均不会发生疲劳失效。     

螺栓连接的双体游艇扭转强度有限元计算研究

针对船体结构中的螺栓连接问题及双体船扭转强度问题,探讨了螺栓连接的模拟方法、有限元的力学计算模型及计算方法。利用大型有限元软件MSC.patran/nastran按现行规范对一艘采用螺栓连接的铝合金双体游艇进行了实算和强度校核,得到了螺栓处节点载荷并运用第四强度理论对螺栓进行了校核。计算结果表明,计算方法是可行的,计算模型是合理的。     

三体船横向结构波浪设计载荷试验与规范比较研究

三体船连接桥结构波浪设计载荷的确定对结构设计中关注的横向强度问题来说是非常重要的.为了研究一艘三体船连接桥横向波浪载荷,进行了该三体船的水池模型试验,包含不同浪向下规则波与不规则波试验.试验对连接桥遭受的分离弯矩Msp、分离剪力Qsp和横向扭矩Mtt进行了测量,分析了其传递函数和统计的特性.根据对这些连接桥横向波浪载荷在试验值、推断值与规范计算值之间的比较分析表明:劳氏规范关于这些横向波浪载荷的计算值可能对应于规则波双幅波高6.0m;对于不同的横向波浪载荷来说,保证率为99%的设计载荷推断值对横向扭矩Mtt来说要大于规范计算值,而分离弯矩Msp和分离剪力Qsp的推断值对应的规范计算值则相当,这意味着没计人员在用劳氏规范进行校核时,横向扭矩Mtt的规范计算值是偏向于冒险的,应给予特别关注.     

非典型双体船波浪载荷直接计算

小型双体船船体细长,仅由2个片体和桁架式连接桥结构组成,属于非高速双体船。因此,采用规范公式对其波浪载荷进行计算已不合理。采用中国船级社（CCS）的三维频域线性水动力计算软件COMPASS-WALCS对该型水面靶标波浪载荷直接计算,建立船体湿表面有限元模型、全船质量模型,根据三维辐射-绕射理论计算得到非典型双体船在满载工况时主要载荷参数的短期和长期预报值,确定不同组合工况下的设计波参数,用于全船结构强度的计算校核。对类似船型的船体波浪载荷直接计算提供参考依据。     

砰击载荷作用下双体船强度计算方法研究

舰船的砰击载荷与结构响应的研究一直备受关注。对于双体船来说,砰击按部位可分为底部砰击、外飘砰击和甲板上浪,和连接相邻船体的甲板下侧,即湿甲板砰击。目前对于双体船的砰击计算还不完善,因此对于该船型的砰击研究十分必要。本文分别利用规范计算和直接计算的方式,对砰击载荷作用下双体船强度影响进行研究。规范计算主要基于中国船级社规范计算砰击载荷,直接计算则是通过线性势流理论预报船波相对速度,借助相关规范确定砰击压力系数,实现砰击载荷的直接计算。通过有限元软件加载计算,分析比较2种载荷计算方法对双体船强度的影响,以指导砰击载荷作用下双体船局部结构的设计实践。     

舱口盖强度计算方法

在某集装箱舱口盖结构强度的有限元计算中，对舱口盖周围水平限位器和支撑块处的约束以及顶部压紧器处的关联程度进行了模拟，分别讨论了在垂向设计载荷的情况下，水平限位器、支撑块处的不同约束以及顶部压紧器的不同关联程度对舱口盖应力分布的影响，得出更符合实际情况的舱口盖结构强度计算方法。     

不同焊接顺序下加筋板变形及残余应力的三维有限元研究

针对焊接过程的二维有限元计算与实际情况存在一定差别的问题，使用三维热弹-塑性有限元法对不同焊接顺序下加筋板焊接过程进行了仿真，获得了加筋板焊接引起的温度场、位移场和应力场。结果表明：在4点约束条件下，加筋板横截面的变形为中垂变形，纵筋的变形为中拱变形，方案1横截面变形更小，方案2纵筋变形更小。焊接引起的加筋板残余应力主要表现为横向应力，其在近焊缝区为拉应力，达到材料屈服强度，远离焊缝区表现为压应力，达到0.2倍材料屈服强度。加强筋横向应力峰值出现在起弧端和收弧端，约为0.85倍材料屈服强度，纵向应力峰值出现在焊接起弧端，约为0.3倍材料屈服强度。在加筋板横截面位置，焊接顺序主要影响加强筋处的残余应力；在加强筋位置，焊接顺序主要影响纵向应力。每组焊缝同时同向焊接，且每根纵筋从左向右依次焊接的焊接方案产生更小的残余应力。     

高强度船体结构用钢EH36超厚板焊接工艺研究

为研究船用高强钢EH36 100 mm厚拼板平对接焊焊接工艺,应用埋弧自动焊,选择合适的焊接参数,制定焊接工艺,对焊接接头进行力学性能试验,试验结果证明,该工艺能满足深水三用工作船对船体局部强度的要求,成功解决了船用高强钢超厚板的焊接工艺难题。     

Effect of welding sequence on residual stress and distortion in flat-bar stiffened plates

Numerical simulation based on finite element modelling is used to study the influence of welding sequences on the distribution of residual stress and distortion generated when welding a flat-bar stiffener to a steel plate. The simulation consists of sequentially coupled thermal and structural analyses using an element birth and death technique to model the addition of weld metal to the workpiece. The temperature field during welding and the welding-induced residual stress and distortion fields are predicted and results are compared with experimental measurements and analytical predictions. The effect of four welding sequences on the magnitude of residual stress and distortion in both the plate and the stiffener is investigated and their effects on the ultimate strength of the stiffened plate under uniaxial compression are discussed. Appropriate conclusions and recommendations regarding the welding sequence are presented.     

A simplified non-linear numerical method for the assessment of welding induced deformations

Welding numerical simulation has always been a formidable challenge because of the involved complex phenomena to be modelled. The task is increasingly challenging when multi-runs welding or welding of ships is needed to be modelled. In these cases, the computational effort is so high that solving the problem via computational welding mechanics is impossible so far. Alternatively, different simplified numerical strategies were developed to overcome this issue such as those based on the inherent strain. Unfortunately, such numerical models are rarely able to capture the effects induced by a variation of the welding sequence or clamping conditions since they are solved in the elastic filed; most of them are therefore not useful to the design optimization of a welded assembly. In this scenario, a new approach is proposed to quantify the welding induced deformations that uses virtual elements to model the weld bead in the elastic-plastic filed and auxiliary elements to apply equivalent loads determined by experiments on a single welded joint. A specific inverse analysis algorithm has been developed to use the method. The model was applied to a real welded assembly in which both the welding sequence and clamping condition were varied. In addition, for the numerical validation, a novel registration algorithm has been developed to move from solid geometries to middle plane representations. Numerical results were found in good agreement with those obtained by experiments even when the welding sequence and clamping conditions are changed.     

钛合金Ti-6Al-4V ELI厚板多层多道焊试验与数值模拟

对2块厚度为24mm的Ti-6Al-4VELI厚板进行夹角为171.98°的多层TIG焊接试验,基于SYSWELD软件平台,在焊板两端完全刚性固定的装夹条件下数值模拟计算焊接温度场、应力场和焊接引起的变形.计算结果表明,焊接温度场的变化规律符合实际,焊缝区的拉伸残余应力最大,热影响区的压缩残余应力较大.焊接数值模拟得到的残余应力场与试验测量值能较好地吻合,验证了数值模拟模型的准确性.该数值模拟方法可应用到大深度Ti-6Al-4VELI载人舱强度计算中的焊缝残余应力模拟中.     

铝合金活性TIG焊接接头性能研究

针对6061铝合金,采用自行研制的混合活性剂配方,利用正交设计法进行焊接工艺试验,得到一组性能良好的焊接工艺参数。在此焊接工艺条件下,混合活性剂增加熔深效果显著,可一次焊透10 mm的铝板,实现单面焊双面成形。焊后对焊缝的微观组织进行了观察和分析,并通过力学性能试验分析了活性剂对焊缝力学性能的影响。结果表明：与常规TIG焊相比,活性TIG焊的焊缝组织细密,基本不存在气孔、裂纹、夹杂等焊接缺陷;活性TIG焊接接头的拉伸强度和断裂伸长率均可达到与母材相当的水平,焊缝区的硬度明显提高,焊接接头性能良好。     

直螺纹灌浆套筒钢筋连接技术的试验与应用

针对码头工程中钢筋连接采用焊接、机械连接功效慢的问题，本文研究灌浆直螺纹套筒钢筋连接技术，通过室内拉伸试验，对比不同套筒长度的钢筋锚固系统破坏强度。结果表明：套筒长度与钢筋直径之比大于等于8且锚固系统破坏时，钢筋应力可达360 MPa以上；套筒可根据钢筋的设计拉力和灌浆材料的剪切强度确定。通过工程检验，采用直螺纹套筒灌浆技术可满足码头工程使用要求，提高钢筋连接效率，降低施工期环境污染，该技术可为绿色建造提供思路。     

中厚板高强钢冷热多丝复合埋弧焊热循环参数测量

为解决中厚板高强钢埋弧焊(Submerged Arc Welding, SAW)焊缝热影响区(Heat Affected Zone, HAZ)热循环参数准确测量难题，自主研制多通道热电偶测温软/硬件系统，测量并比较不同焊丝组合(单丝和冷热多丝复合)对应的焊缝HAZ热循环主要参数。试验结果表明：与单丝SAW工艺相比，冷热多丝复合SAW工艺可解决SAW较大热输入产生的焊缝HAZ脆化问题，提高焊缝组织性能和焊接质量；在中厚板高强钢焊接过程中，冷热多丝复合SAW工艺可为温度场数值模拟计算分析提供实测数据，为各种工艺参数的确定与优化、焊缝HAZ的组织性能改善提供必要的理论基础。     

超声冲击消除高强钢焊接残余应力的数值模拟研究

焊接残余应力会对结构的力学特性带来不利的影响,而超声冲击能较有效地消除大型焊接结构残余拉应力,起到大幅增加结构疲劳强度的作用。该文首先采用热弹塑性方法对超声冲击前的高强钢平板焊接残余应力进行分析,然后采用瞬态动力学方法对焊接残余应力的超声冲击消除进行三维仿真研究,最后对超声冲击前后残余应力的数值计算结果与试验结果进行对比分析研究。由分析结果可知:超声冲击前高强钢平板焊缝附近存在较大的残余拉应力,呈双峰分布;超声冲击后较大的残余拉应力转化为残余压应力;数值模拟结果与试验结果相一致。并且,平板厚度方向的应力经过超声冲击后表现为应力的均匀化。文中研究结果可为高强钢大型焊接结构超声冲击消除残余应力进行合理评估和后续进行相关力学特性研究提供理论基础和技术支撑。