开孔简支板格的剪切屈曲分析

目前CSR规范尚未对开孔较大的简支板格的剪切屈曲进行规定。针对这一点,采用结构非线性有限元数值分析方法,进行了一系列开孔简支板格的弹性剪切屈曲和塑性剪切屈曲的剪切极限承栽力计算分析,以尝试得出上述的屈曲能力,为规范的修订奠定基础。     

一边固支一边自由矩形薄板的屈曲强度分析

采用能量法推导出"固支-自由"矩形薄板的弹性临界应力计算公式,给出屈曲系数的取值曲线。在此基础上,比较了两种弹塑性临界应力的修正公式。采用非线性有限元法求解了"固支-自由"薄板的极限屈曲应力,验证了极限屈曲应力与屈服极限的比值可由薄板的柔度来表示,并给出极限屈曲应力的回归公式。针对两种失稳类型的计算结果表明:"固支-自由"薄板的弹塑性临界应力与极限屈曲应力的差异较小。     

纵向受压骨材侧倾计算分析

根据不同计算方法对骨材侧倾的屈曲应力计算结果的比较分析与讨论,基于Bleich公式,得出实际可行的计算公式。通过与有限元计算的比较,表明文中计算公式形式简单、实际设计与计算时应用方便,与有限元计算的结果比较吻合,可以用于实际骨材的侧倾屈曲应力计算。     

T型扶强材在横向载荷作用下的侧向屈曲

考虑船舱进水导致船体梁的结构崩溃而发生沉没的事故中舱壁是一个关键的环节,通过能量法导出舱壁扶强材在侧向静水压力作用下的弹性屈曲的临界载荷公式,与有限元数值计算比较,证明文中计算公式的正确、简单、实用性。     

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.     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响。本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险。网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险。初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子。     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响.本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险.网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险.初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子.     

含缺陷海底管道横向屈曲理论研究

考虑了初始几何缺陷对管道屈曲临界载荷的影响,基于经典热屈曲理论,推导了平坦海床上裸铺管道横向屈曲临界载荷的理论公式,给出了无限远处管道轴向力的计算公式及临界温度的计算公式。建立了平坦海床上裸铺管道的非线性有限元模型,并将有限元结果与解析结果进行了对比,验证了解析公式的合理性。     

非杆件大体积混凝土结构内力及配筋计算合理性分析

针对非杆件大体积混凝土结构设计领域,以柳江红花水利枢纽复线船闸混合式闸室边墩墙为例,对传统手算法、有限元法关于内力及配筋计算进行对比分析。结果表明,有限元应力积分法求弯矩适用于传统杆件结构,闸室边墩墙作为非杆件体系大体积混凝土结构,截面高度大,受压区范围占比大,中性轴偏向受拉区,按应力积分法求弯矩,弯矩值偏大;传统手算法与有限元应力积分法计算内力,按矩形截面偏心受压构件正截面受压承载力进行配筋计算,所需受拉钢筋量多,不经济;有限元弹性应力图形法分析受拉区混凝土拉应力,产生的拉力完全由受拉钢筋承担,按非杆件体系钢筋混凝土结构配筋计算原则,实际配置受拉钢筋量合理、经济。     

X80天然气管道环焊缝复合缺陷应力强度因子的工程化计算方法研究

针对X80管道环焊缝中同时存在的“错边+裂纹”复合缺陷进行工况受力分析，结合弹性有限元方法分别对“错边+内表面裂纹”和“错边+埋藏裂纹”含复合缺陷管道进行三维有限元分析，总结裂纹尺寸、轴向应力、管道壁厚、焊缝错边量及裂纹的位置对应力强度因子的影响规律。在此基础上，引入裂纹尺寸修正系数，提出应力强度因子工程计算公式。将有限元分析与理论推导值对比，其误差在3%以内；应力强度因子计算公式结果与有限元结果的误差小于5%，表明了其准确性。     

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。     

考虑筋/板相互作用的环肋圆柱壳屈曲强度分析

环肋圆柱壳是潜艇耐压壳体的一种主要结构形式.环肋圆柱壳的失稳破坏主要表现在肋骨间的壳板失稳和总体失稳.在计算肋骨间的壳板失稳时,传统方法认为肋骨为壳板提供简支边界,忽略了在边界上肋骨和壳板的相互影响.在实际结构中,由于肋骨提供扭转刚度,壳板在与肋骨相交的边界上将存在弯矩,并非自由支持边界.因而,壳板失稳时,筋/板产生相互影响,提高了壳板的屈曲强度.本文的主要目的是,推导考虑筋/板相互影响的环肋圆柱壳壳板屈曲强度的理论计算方法,分析筋/板的相互关系.通过本文的算例表明,本文推导的计算方法以及所编制的计算程序是可靠的,可以用于工程设计.     

Elastic local buckling strength of stiffened plate considering plate/stiffener interaction and welding residual stress

An analytical formula for estimating elastic local buckling strength of a continuous stiffened plate subjected to biaxial thrust is derived considering the influence of plate/stiffener interaction and welding residual stresses. Through a comparison of calculated results with those by FEM eigenvalue analysis, high accuracy of the proposed formula is demonstrated. A series of buckling strength analyses is performed on the deck and bottom plating of actual ships. It has been found that:

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弹性基础上的三维编织复合材料板的非线性振动分析

基于宏-细观力学分析,考虑编织纱线连续性对材料性能的影响,建立了三维编织复合材料板的单胞模型.采用Reddy高阶剪切板理论,给出四边简支编织材料矩形板在不同几何参数、纤维体积含量和弹性地基参数情况下的vonKármán-Donnell型振动方程的解,并讨论了弹性基础刚度、面内载荷、边厚比和编织角等对编织复合材料板的振动频率的影响.理论分析结果与文献结果吻合较好.     

破损船体总纵弯曲强度的修正等值梁法

破损船体破口处存在应力集中,等值梁法不能解决破口应力集中问题。用有限元法研究了船底加筋板格破口的应力分布规律,分析了在矩形、尖角矩形、圆形三种典型破口下的应力集中系数,将破口的应力集中系数分解为平板应力集中系数和骨材作用系数,根据它们的递变规律,提出应力集中系数的一种简化的算法;考虑破口的初始应变和破口进入非弹性阶段后材料的非线性,对破口弹性应力集中系数进行修正并拟合了修正公式;最后提出了采用等值梁法求船底基准应力,结合破口的应力集中系数和破口应力分布规律来计算破损船体总纵强度的方法,对等值梁法的计算结果进行修正,使破损船体强度校核更加真实可靠。算例表明该方法简单可行且具有较好的精度。     

The effect of frame torsion on the local stability of a ring-stiffened cylindrical shell

In the previous research, the effect of the frame torsion on the local stability of a ring-stiffened cylindrical shell, which was proved to be significant, was usually omitted. In this paper this effect under the action of static water pressure is studied. The frame torsional strain energy is calculated by consulting the method used in the research on the stability of a stiffened rectangular plate. With this item of energy being introduced into the total potential energy of the structure, a new stability formula for calculating the critical pressure for the local buckling of the ring-stiffened cylindrical shell is obtained by Ritz method. This new formula can be regarded as a revision of the famous Mises‘ formula. The calculation of the example shows that the critical pressure given by this formula is closer to the model test data than that given by Mises‘ formula.     

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。     

大深度潜水器耐压壳体弹塑性稳定性简易计算方法

通过在耐壳弹性屈密塞斯（Mises)公式中引入非弹性段的材料弹性模量,从而计及了材料弹性模量与应力之间的非线性关系,考虑了材料非弹性影响。通过对材料拉伸试验曲线进行回归分析,得到了材料切线弹性模量的近似表达式,同时采用外径取代平均直径,致使本文的方法在预测中厚壳的屈曲压力时具有较好的精度,本文给出了潜水器耐压壳体屈曲压力的简易计算方法和计算公式。经试验验证,该方法简易准确,可供初步设计时使用。     

Effect of pitting corrosion on local strength of hold frames of bulk carriers (2nd Report)—Lateral-distortional buckling and local face buckling

Pitting corrosion is typical corrosion observed on coated hold frames of bulk carriers which exclusively carry coal and iron ore. In order to secure the safety of these types of bulk carriers, it is important to understand the effect of pitting corrosion on local strength of hold frames.

In order to investigate this effect, a series of 4- and 3-point bend tests on structural models which consist of web, shell and face plates has been carried out. Artificial pitting was created on the web plate to simulate pitting. In the 4-point bend tests, two equal concentrated loads have been applied vertically at the one-third points of simply supported models so that compression load due to bending would act on the face plate. In this testing condition, lateral-distortional buckling occurred before reaching the ultimate strength and local buckling of the face plate was observed after reaching the ultimate strength. The effect of web plate pitting on the lateral-distortional buckling strength was found to be small but the ultimate strength decreases with increase in the degree of pitting intensity. In the 3-point bend tests, concentrated load has been applied vertically at the center of simply supported models so that compression load due to bending would act on the face plate. In this testing condition, local face buckling occurred just after reaching the ultimate strength. The ultimate strength is found to be decreasing with increase in the degree of pitting intensity.

A series of non-linear FE analyses has been performed to simulate the deformation behavior observed in the tests. It has been revealed that even in the case of randomly distributed pitting corrosion the ultimate strength of the structural models was almost the same as that of the structural models with uniform corrosion corresponding to the average thickness loss.