船体结构屈曲强度评估方法的规范研究及应用

论述了船舶结构规范中应用的结构屈曲强度评估方法的规范,如二维屈曲规范指定性要求,三维有限元模型中高级屈曲方法及其技术发展等。对其中的高级屈曲方法中的两种不同方法论的技术背景,包括理论基础和实际应用情况做了阐述,并对其中的非线性有限元加筋板格极限强度分析工作做了阐述,及时掌握目前国际领域新技术新标准发展信息。     

基于CSR-H要求的加筋板屈曲评估方法研究

对CSR-H屈曲规范与现有规范在方法论上的差异进行分析,针对系列典型加筋板结构,对CSR-H规范、CSR-OT规范、CCS钢制海船入级规范中不同屈曲评估方法及EPM高级屈曲评估方法等进行数值比较研究。通过典型实船结构的屈曲强度评估和规范影响分析,分析CSR-H屈曲规范对于未来船体结构设计的影响。     

加筋板格高级屈曲分析技术研究及软件开发

文章给出了基于弹性大挠度理论和刚塑性分析的加筋板格高级屈曲分析方法(EPM),该方法包括五种失效模式,即正交加筋板格整体屈曲、纵向加筋子板格整体屈曲、纵向加筋和带板的局部屈曲或屈服、纵向加筋的侧倾以及全部屈服,可以考虑初始挠度和残余应力的影响以及双向压缩和侧向载荷的联合作用。以EPM方法为核心开发了加筋板格高级屈曲分析软件系统,包括任务管理、数据输入、屈曲分析、结果查看、能力曲线和文件分析等六个模块。为验证EPM方法的精度进行了系列纵向加筋和正交加筋板格试验模型的比较计算,并计算了四种典型加筋板格的双向应力能力曲线,与板格极限状态分析（PULS）软件和协调共同结构规范（HCSR）方法进行了比较分析。结果表明EPM方法可以分析联合载荷等因素对加筋板格极限强度的影响,文中开发的软件系统可用于加筋板格高级屈曲分析。     

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。     

复杂载荷作用下船体板格屈曲强度计算公式研究

分析复杂载荷作用下船体板格结构屈曲强度的影响因素,基于ANSYS软件APDL模块参数化建模,对这些因素进行相关性分析,排除无关参数,保留有关参数,得到屈曲强度的定性表达式。然后变更有关参数,得到不同的有限元模型,通过计算得到不同模型下的屈曲强度,分析大量数据,最终得到屈曲强度的定量表达式。该公式可以在工程上用于复杂载荷作用下船体板格结构的屈曲评估,具有重要的实用价值。     

基于CSR的2万吨级散货船体舱段板格屈曲计算

在一艘基于共同规范（CSR）的2万吨级散货船的应力分析的基础上,利用在MSC．NASTRAN的前处理程序MSC．PATRAN平台上开发的板格屈曲程序,计算了该舱段中间货舱板格的屈曲,并对其进行评估。     

加筋板格的屈曲强度和极限强度分析

加筋板格是船体结构的主要构件，因此，它的屈曲强度和极限强度是设计人员十分关心的。在过去的几十年时，有关这方面的研究已经开展了很多。     

带纵筋双层圆柱壳弹性屈曲

本文用相邻平衡法建立了均匀外压下的纵横加强圆柱壳平衡方程，提出了求解板格屈曲和肋间壳板屈曲理论临界压力的高精度解法，它能退化到不带纵筋和圆柱壳和单层壳，并提出了板格失稳和肋间壳板失稳工程简化计算公式，故具有较高的精度和广泛的适用性。     

大跨度板架屈曲分析的非线性有限元法

大跨度板架作为客滚船、登陆舰等大型船舶的重要结构,其屈曲强度是船舶设计阶段需重点关注的。为了开发实用的屈曲强度分析方法,采用大跨度板架的等效简化结构,应用特征值屈曲分析,寻找结构在线弹性范围内的失稳临界点;采用ABAQUS/Explicit非线性有限元方法(NFEM)、考虑非线性因素,给出大跨度板架屈曲强度分析的理论及破坏分析的一般步骤。分析结果表明:采用简化的梁系结构,应用非线性有限元方法可方便地分析大跨度板架的屈曲问题。     

CCS船体结构板格屈曲强度直接计算评估方法

介绍了中国船级社(CCS)有关指南文件中船体结构屈曲强度校核的直接计算方法,并与国外船级社的计算法作了比较。另外,还介绍了开发的相应应用软件系统。     

削斜筋板架的抗屈曲能力研究

根据CSR高级屈曲分析方法,运用有限元软件ABAQUS,研究削斜筋板架的屈曲能力,计算了5筋板架、小削斜筋板架、削斜筋板架以及4筋板架的屈服强度以及极限强度。结果表明：加强筋削斜后,加筋板屈服强度的下降比极限强度更明显;在纵向载荷条件下,承载能力随着加强筋的削斜而降低,而在横向载荷条件下,其极限强度没有明显下降。     

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。     

蛋形水下耐压壳的屈曲行为研究

针对蛋形水下耐压壳结构的稳定性开展数值模拟研究,给出蛋形壳体的几何建模方法,基于Abaqus有限元仿真软件获得蛋形壳体的屈曲临界载荷和屈曲模态,并与Mushtri方程的理论结果进行对比研究,验证仿真模型的精确性。同时,为提高蛋形壳体的稳定性,提出一种加筋结构,研究加筋方式和加筋厚度等因素对壳体稳定性的影响规律,结果显示加筋结构对壳体的稳定性有显著增强效果,其中,环向加筋比纵向加筋效果更为明显,但加筋体厚度影响较小。分析还发现,壳体自身厚度对屈曲特征量的影响最大。     

仿生蛋形封头屈曲对比分析

封头作为耐压壳的重要组成部分,常用于密闭柱形、锥形结构的端部,它的质量直接关系到潜水器的安全性和结构完整性。对深海蝶形密封保护罩设计进行研究,对比分析了蛋形封头、蝶形封头以及球形封头在相同工况条件下,其强度和稳定性特性;从而得出仿生蛋形封头在实际工程应用中的实用性。结果表明,蛋形封头综合性能最优,是千米水深耐压封头设计的有效选择。     

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。     

初始缺陷加筋板的屈曲与后屈曲分析

本文分析了加筋板非线性屈曲与后屈曲，采用离散加筋板模型。考虑初始缺陷的存在，忽略筋截面上的剪切应力，引入板和筋的应力函数，得到加筋板的非线性控制方程，假设挠度和初始缺陷为双级数形式，最后运用迦辽金方法求解。     

桶型基础在负压作用下的屈曲分析

桶型基础是一种新型的基础结构形式 ,它采用短粗圆柱薄壳结构 ,利用负压原理安装 ,当基础非常接近海床时 ,裙端在横向没有约束 ,在静水压力作用下极易产生屈曲 ,是结构最危险的状态。本文将此时的结构简化为一端固定 ,一端自由的圆柱薄壳 ,采用经典线性屈曲理论 ,通过选取轴向梁函数与周向三角形函数的组合作为屈曲挠度函数 ,得到了桶型基础在一端固定 ,另一端自由边界条件下的线弹性屈曲的解析解。同时采用工程实例进行计算 ,并与有限元计算进行了对比 ,获得了比较满意的结果。根据本文的理论方法编制的程序简单明了 ,计算方便 ,非常适合于实际工程中的预算和评估。     

多腐蚀球形耐压壳屈曲特性研究

研究均匀外压下的多腐蚀球形耐压壳的屈曲.将局部腐蚀简化为球壳上的方形等深减薄,分别研究单腐蚀、双腐蚀并立和双腐蚀叠加3种情况下球壳的稳定性,并在此基础上分析双腐蚀叠加的腐蚀面积、深度和腐蚀位置对承载能力的影响规律.结果表明,双腐蚀叠加球壳的屈曲载荷下降了 33.4％,且腐蚀面积和深度对承载能力的影响高于腐蚀位置对承载能...     

轴压复合材料蛋形壳屈曲特性

在对模态缺陷条件下轴压复合材料柱形壳进行屈曲分析的基础上,结合仿生学原理对柱形壳进行形状优化,运用等质量、等容积两种方法,设计与柱形壳开口直径相同的蛋形壳,研究其多模态屈曲特性。结果表明:相对复合材料柱形壳,蛋形壳具有更好的轴向承载能力与更低的缺陷敏感度。从工程实例出发,以单立柱固定式海洋平台的柱形壳桩腿为背景,采用分段式模块化设计的方法,在5%多模态缺陷条件下,研究一般钢结构柱形壳桩腿、碳纤维复合材料柱形壳桩腿、碳纤维复合材料多蛋交接形桩腿的轴压屈曲特性。结果表明:在相同的承载能力下,复合材料多蛋交接形桩腿具有更小的质量、更低的缺陷敏感度与更好的稳定性。