全焊接板壳式换热器在传热中的应用

板式、壳管式换热器广泛应用于传热中。近年来．集板式、壳管式换热器优点于一体的新一代板壳式换热器在工业、船舶行业有了一定程度的应用。本文主要介绍板壳式换热器的结构、性能特点以及与壳管式、板式换热器的比较。     

压弯应力下焊趾表面裂纹疲劳性能试验研究

潜艇耐压壳锥柱焊接过渡结构所受的应力特征为压弯组合应力，该处是潜艇耐压壳疲劳的热点区域。弄清楚压弯组合应力作用下成一定角度对接的焊接板结构试析的疲劳特性对潜艇等结构的疲劳研究是必要的。本文提出用焊接角度板轴向加载获得压弯组合应力来模拟潜艇结构耐压壳锥－柱焊接结合区的应力特征的实验方法。用980高强钢作试件，研究了焊趾处预制表面裂缝，并在压弯组合应力为特征的疲劳载荷作用下表面裂纹的疲劳行为。给出了高强钢焊趾表面裂纹在压弯组合应力下应力强度因子及其疲劳寿命计算式。该结果可供海洋平台、压力容器及管道的某些受力特征为压弯组合应力的重要结构的疲劳设计时参考。     

基于邻域培植遗传算法的半潜式平台生活楼肘板优化研究

随着半潜式平台的大型化发展，平台生活楼开始参与平台总体变形，在角隅等不连续位置易产生应力集中现象，从而影响平台结构安全。为改善生活楼与主平台甲板连接角隅处的应力集中问题，本文分析了影响生活楼与甲板连接区域危险的波浪工况及应力水平；在应力集中区域，设置连接肘板，并对肘板的尺寸和形状进行参数化建模，基于领域培植遗传算法进行多目标优化求解，分析不同权重比下的优化结果；结合规范要求的典型设计波工况，对优化后的肘板在不同工况下的应力集中改善效果进行评价。本文的相关的优化流程和分析方法可为海洋平台局部结构的优化设计提供一定的参考     

锥柱耐压壳高强度钢典型焊接接头残余应力研究

锥柱耐压壳常采用高强度钢建造,高强度钢对焊接残余应力较为敏感,因此有必要针对耐压结构典型焊接接头的残余应力进行研究。本文基于热弹塑性相关理论,采用Ansys的APDL语言编制焊接残余应力数值模拟程序。研究板厚、板宽、锥角以及焊接速度、焊喉温度对典型焊接接头轴向焊接残余应力的影响。研究表明:锥柱耐压壳凹面焊趾附近区域残余拉应力较大,应作为疲劳强度研究的重点区域。板厚和焊喉温度对残余拉应力的影响较残余压应力大;板宽和锥角对残余拉、压应力影响均较大。本文的研究可以控制焊接残余应力和优化焊接加工工艺,并为后续耐压结构疲劳强度的研究奠定相关理论基础。     

导管架平台生活楼波纹板等效模型研究

平台生活楼设计计算时应将波纹板纳入计算模型中进行考虑,在有限元分析时可将波纹板的每个褶皱细化为各向同性的平板壳单元来计算,但是该方法在建模时较复杂、费时。针对上述问题,依据相关研究并对相关公式进行修正,建立平台生活楼波纹板适用的正交各向异性平板等效模型,并通过数值计算验证了该方法的可行性。最后,将该等效方法应用于平台生活楼整体结构建模中,建立了考虑波纹板作用的平台生活楼整体等效模型。     

由圆环板正交连接的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的圆柱壳平衡方程,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。它可以应用于双层和单层两种圆柱壳,能退 化到不带纵筋的圆柱壳,故具有广泛的适用性和较高的精度,并提出了板格失稳和肋间壳板失 稳工程简化计算公式。     

外置式耐压液舱实肋板拓扑和开孔尺寸优化

[目的]为了简化建造工艺和减轻液舱结构重量,对外置式耐压液舱实肋板结构进行拓扑优化和开孔尺寸优化设计。[方法]首先,利用Hyperworks/Optistruct对外置式耐压液舱整体模型进行结构应力分析。然后,在拓扑优化中,除与液舱壳板和耐压船体壳板相连的约100 mm长条状范围外,以实肋板其他范围内的单元密度为设计变量;以与实肋板相连的液舱壳板和船体壳板上结构的典型应力及实肋板体积分数为约束,以实肋板上最大Mises应力最小化为目标,针对满载和空舱两种工况,利用商用软件Hyperworks/Optistruct对实肋板结构进行拓扑优化。最后,基于Matlab和ANSYS联合优化,以实肋板上von Mises应力和剪应力为约束,以相应结构重量极小化为目标,对实肋板开孔进行尺寸优化,从而得到精细化开孔方案。[结果]拓扑优化结果表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中、下部。开孔尺寸优化结果表明,相比初始方案,实肋板剪应力增加38%,其他关注区域应力相当时,内部实肋板上结构重量可降低19%。[结论]两类优化设计均表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中下部,且从下到上开孔面积应逐渐减小。     

实肋板式耐压液舱结构计算方法研究

应用弹性力学经典理论和求解环肋柱壳的传统方法,将耐压液舱结构的几种结构形式综合成统一的力学模型,进行整体求解,获得各应力解析表达式;提出了液舱区耐压船体壳板极限承载能力及波舱壳板失稳压力的计算方法。力学模型清晰合理,求解简便,计算结果符合实际,可应用于工程设计。     

厚壳式玻璃钢铅体板的屈曲分析

本文将厚式玻璃钢铅体板视作由简单层板层合而成的层合板，借助层合板理论研究厚壳式玻璃钢船体板的屈曲响应，并分别针对按特殊正交各向异性铺设的厚式玻璃钢船体板、按反对称正交铺设和厚壳式玻璃钢船体板、按反对称角铺没的厚壳式玻璃船体板给出屈曲和的计算公式，编制了相应的计算程序。     

船体吊装中吊点的特点分析

文章以自升式钻井船的分段吊装为参照,分析了船体板壳结构吊装时的吊点型式及特点,为以后的船体板壳结构的安全吊装提供了有利的基础保障。     

潜器耐压液舱结构有限元分析

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据。     

自升式平台上层建筑强度分析

上层建筑强度分析是自升式平台基本结构设计与分析过程中一项重要内容。针对正常作业和迁移两种工况,在SACS软件和ABAQUS软件中建立简化梁模型和详细板壳模型对烟台中集来福士某自升式平台的上层建筑进行强度分析和比较,结果表明两者校核结果趋势相同。SACS软件简化梁模型可快速评估整体结构强度,方便快捷地实现基本结构设计优化与改善;需要详细的局部强度分析和加强时,则优选ABAQUS软件的详细板壳结构。分析结果可为同类型的板架结构强度分析提供借鉴,为上层建筑结构设计和优化提供技术依据。     

耐压液舱结构强度与稳定性

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据.     

潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力的板壳有限元公司

本文用有限元方法给出了潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力分布规律，指出了在这种结构中的应力存在着明显的非轴对称特性，说明了局部加厚耐压船体壳板可明显降低应力集中程度，在耐压船体上加设纵骨对地降低轴向弯曲应力有良好作用。     

影响潜艇结构壳板失稳的各因素灵敏性分析

本文首先介绍了最新发展的灵敏度因子计算方法，建立了潜艇耐压圆柱壳壳板失效和的失效函数，介绍了结构可靠性计算的直接积分法和实际实施方法，最后，本文对潜艇耐压圆柱壳壳板失稳的灵敏度进行了计算分析。指出，Pc,σs,t的微小波动对潜艇耐压圆柱壳结构失效的影响比其它四个因素的影响大得多。其所占的百分比例分别为30.15%,28.67%,21.90%。建议在设计、制造和使用时，要严格控制这三个因素的变化。本文的计算研究对结构的设计。制造和使用具有较大的理论和实践意义。     

潜艇外部耐压液舱结构型式研究

讨论了潜艇外部耐压液舱可能的结构形式。指出了传统的全实肋板外部耐压液舱、耐压船体壳板应力集中较严重，轴向应力很大。指出了加强液舱南板难以降低耐压船体壳板应力，反过来，加强耐压船体壳板也难以改善液舱壳板的应力状态。指出了液舱壳板加纵骨的全实肋板同心双层圆柱层是一种优良的耐压液舱新型结构型式。     

加筋板壳结构非线性有限元算式

推导了加筋板壳结构非线性有限元的基本算式，考虑了板壳大挠度以及弹塑性应力状态，结合工程结构受力变形的实际情况，给出了工程上常使用的加筋板壳结构非线性变形的基本算法，可用下地描述破坏前整个结构的受力变形状态。     

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。     

潜艇锥柱结合壳焊趾表面裂纹疲劳寿命计算

随着潜艇用钢屈服强度的不断提高，潜艇耐压壳体的直径及锥壳的半锥角的不断加大，潜艇耐压壳体锥柱结合壳连接焊接焊趾处的疲劳寿命已越来越受到设计人员的重视，但目前还没有可靠的设计方法可以遵循。针对潜艇锥柱结合壳连接焊缝处的受力特点为压弯结合应力，在分析了平行于裂纹面的应力，曲率的约束以及液楔的作用对潜艇焊趾表面裂纹疲劳寿命的影响进行分析后认为，潜艇锥柱结合壳焊距表面裂纹疲劳寿命计算可以采用对压应力进行修正的应力强度因子计算模型。本文给出了对压应力进行修正的应力强度因子计算式，在此基础上提出了一套能考虑焊距的外应力集中以及爆接残余应力等影响的受压弯应力焊接结构焊趾裂纹疲劳寿命计算方法，对初始表面裂纹形状和大小对疲劳寿命的影响进行了系列计算，计算结果表明，本方法预报出的疲劳寿命与实验结果在量级上是吻合的，但在推向实用之前还需要做更多的实验验证。     

高压板壳式换热器板片强度分析

针对高压板壳式换热器的耐压问题,建立板壳式换热器耐压核心元件换热板片在高压下的受力计算模型,利用SolidWorks计算模块,对不同型式板片在高压下的应力情况进行数值计算。利用计算结果,设计出1型针对该高压情况的换热板片,形成1台耐高压的板壳式换热器。通过压力试验,验证了该板壳式换热器的耐压性能及所构建理论计算模型的正确性。