大跨径斜拉桥钢锚梁式索塔锚固结构承载力分析

以鸭绿江界河公路大桥为工程背景,考虑了几何非线性、材料非线性和接触非线性影响,采用有限元方法,对钢锚梁结构的破坏形态和极限承载力进行分析。结果表明,钢锚梁式索塔锚固结构的破坏形式为钢锚梁受拉弯强度破坏,破坏荷载为设计荷载的5.8倍,结构有较大的安全储备。提出了钢锚梁腹板、拉索支撑结构以及钢牛腿的简化计算模型,结果表明理论计算结果与有限元计算结果较为吻合,能较好的预测钢锚梁的应力值和应力分布。     

平台支撑的潜艇内部平面舱壁极限强度的模型试验研究

为了研究平台支撑的潜艇内部平面舱壁极限强度,根据实艇舱壁结构,按1∶2的缩尺比设计制作了一个舱壁模型,采用内压试验方法进行了模型极限承载能力的试验.利用国际通用的大型非线性有限元分析软件MSC/MARC,对舱壁模型进行了几何/材料的双重非线性的有限元分析,试验值与有限元分析计算值吻合良好.通过对模型试验结果的分析,得出了一些对指导潜艇平面舱壁结构设计有实用价值的结论.     

潜艇内部有平台支撑的平面舱壁极限承载能力非线性有限元计算

对由平台支撑的潜艇内部平面舱壁这种新型结构进行非线性有限元分析,得到结构的极限承载能力,分析结构上应力分布规律,探讨结构的塑性破坏机理。     

船舶开口宽度对极限强度影响研究

主要针对江海直达集装箱船舶宽扁和大开口的特点,研究不同开口尺寸对其极限强度的影响.通过逐步破坏法验证非线性有限元在船舶极限强度计算上的可行性.在此基础上利用非线性有限元方法探讨这类大开口船舶在极限破坏时的崩溃机理和极值载荷,总结不同开口尺寸对极限强度的影响.     

船舶圆弧过渡肘板节点的屈曲破坏研究

船体构件腹板在连接端部逐渐升高形成圆弧过渡肘板节点,较大的腹板尺寸导致其受弯时易出现屈曲破坏,从而影响船体结构的安全性。以典型圆弧过渡肘板连接的横梁-肋骨节点结构为研究对象,采用极限强度试验与非线性有限元模拟方法,研究肘板节点受弯时的破坏模式、极限载荷以及屈曲过程,讨论肘板臂长、圆弧半径、面板厚度对节点结构屈曲破坏的影响。结果显示:考虑初始缺陷的非线性有限元模拟结果与试验结果一致;根据肘板尺寸的不同,屈曲破坏的位置包括靠近肋骨的横梁腹板区域以及肘板与横梁过渡圆弧处的腹板区域;随着肘板臂长的增加,不同圆弧半径时节点的极限载荷均为先增大后趋于不变;随着圆弧半径的增加,肘板臂长较小的节点极限载荷缓慢上升,肘板臂长较大的节点极限载荷则近似呈线性增长趋势;面板厚度对极限载荷的影响较小,随着面板厚度的增加,极限载荷先缓慢增加后趋于不变。     

剪力与拉拔力共同作用下焊钉受力性能分析

运用有限元软件ABAQUS,分别对焊钉单纯受剪力作用和拉剪组合作用下的受力性能进行非线性有限元分析,得到在不同拉力作用下焊钉的荷载-滑移曲线,进而分析结构的应力分布状态、破坏形式以及混凝土损伤等情况.研究结果表明:焊钉承受的拉拔力越大,焊钉就越早进入弹塑性阶段,焊钉的极限承载能力就越低.单纯受剪力作用的焊钉承载能力要优于拉剪共同作用下的焊钉,当拉拔力分别为0.2T_u、0.4T_u和0.6T_u时,焊钉的极限剪力值与单纯受剪相比分别下降了2.77%、11.66%和24.48%.焊钉拉剪极限承载力有限元计算值与Takami和McMakin的建议公式计算结果较为接近,能够反映焊钉的真实受力状况.本研究结果对全面了解焊钉在组合荷载作用下的受力性能具有重要的意义.     

破损船体极限强度非线性有限元分析

本文基于通用有限元系统,结合船体破损机理和初始缺陷处理方法,建立船体极限强度非线性有限元分析的完整框架.利用对水面舰船和双壳油船极限强度模型试验的比较验证,合理解决非线性有限元分析的关键技术,并对完整和破损船体极限强度进行非线性有限元法分析.然后,在模型试验和非线性有限元分析的基础上提出面向设计的适合破损船体和双向弯曲状态的船体极限强度分析的改进解析方法.     

计及初挠度的圆柱壳开孔结构极限承载能力研究

主要研究了一致缺陷模态和局部缺陷模态两种初挠度形式对圆柱壳开孔结构极限承载力的影响。在通用有限元软件中建立了相应的模型,对施加了不同缺陷幅值初挠度的圆柱壳开孔结构进行了非线性极限承载计算,分析了开孔区域附近结构的塑性扩展情况,获得了结构对初挠度幅值的敏感度。此外还研究了开孔区域加强构件的几何参数对结构极限承载能力的影响。     

配箍率对体外预应力简支梁抗剪性能影响的有限元分析

文中通过大型有限元软件ANSYS,建立体外预应力简支工字梁的有限元模型,同时考虑了材料非线性和几何非线性,对此模型进行了从加载至极限破坏的全过程非线性分析,研究并讨论了不同配箍率下,体外预应力简支梁抗剪性能的结果响应。     

船体梁弯曲极限强度分析

针对船体梁极限强度计算问题,研究基于弯曲承载力的极限状态分析技术。分析总结船体梁极限强度分析方法及研究现状,阐述简化逐步破坏法(Smith逐步破坏法)的技术流程,探讨基于非线性有限元极限强度分析技术中各参数设置对计算结果的影响。在简化逐步破坏法计算结果的基础上,利用非线性有限元法评估基于单跨模型和舱段模型的船体梁极限强度,并探究上层建筑对极限承载力的影响。     

半潜式平台极限状态评估

对某半潜式钻井平台,采用ANSYS建立有限元计算模型,进行了典型波浪荷载作用下平台非线性垮塌性分析,不考虑几何非线性和初始缺陷的影响。分析结果表明,平台最终的失效形式和水动力荷载作用形式十分相关,初始失效部位和最终失效状态各不相同。文中对ANSYS计算模型和SESAM计算模型进行了对比,在相同的荷载条件下分别计算了两个模型,比较ANSYS计算结果和SESAM计算结果及ABS和DNV规范理论结果,三者结果吻合较好。对非线性垮塌分析结果进行了讨论,通过对截面力作用形式的分析,建立了两类半潜式平台极限状态方程。文中半潜式平台非线性垮塌分析结果可以作为基于ABS和DNV规范的半潜式平台极限状态的基准性研究。     

基于准静态法的舱段极限强度研究

随着计算机技术不断发展,非线性有限元法已成为计算和评估结构极限承载能力最有效的方法。在非线性有限元法中,有3种不同的分析方法,分别为弧长法、阻尼因子法和准静态法。准静态法最大的优势在于中心差分进行显式时间积分不存在收敛性问题,能够更好地求解复杂结构崩溃问题。该文基于准静态法开展船体舱段极限强度非线性有限元分析,比较不同时间步长条件下舱段极限强度变化趋势,研究不同材料模型对舱段极限强度的影响规律,并揭示舱段失效机理;为后期船舶结构极限强度研究提供技术支撑。     

半潜式平台关键结构全寿期极限强度预报方法研究

文章基于逐步破坏分析法和有限元计算方法,发展了一种计及材料腐蚀、疲劳裂纹等结构损伤的半潜式海洋平台关键结构全寿期极限强度计算方法。以一服役水深为3000 m半潜式平台为研究对象,选取横撑和立柱局部结构作为研究对象,以不同服役年限下裂纹扩展长度和腐蚀厚度作为变化参数,采用ANSYS软件建立其参数化有限元模型,计算了不同服役年限下半潜式海洋平台关键结构极限强度,在此基础上分析了全寿期内关键结构极限强度随服役年限的变化规律。     

液化天然气船船体极限强度分析

分别运用基于非线性有限元法的通用软件MSC/Mare以及基于逐步破坏法的自编程序SUS对1艘液化天然气(LNG)船的船体极限强度进行分析.探讨了LNG船船体极限强度计算的思路和方法,并将两种方法对该船的船体极限强度计算结果进行比较分析.结果表明,利用MSC/Marc程序对LNG船进行船体极限强度分析的结果与简化方法(SUS)的结果相近,并得出了一些有价值的结论.     

Experimental and numerical investigations of the ultimate torsional strength of an ultra large container ship

Structures of ultra large container ships (ULCS) are characterized by large deck openings and low torsional rigidity. It is essential to comprehensively figure out their collapse behaviors under pure torsion with both model experiments and numerical simulations, making an evaluation of their ultimate torsional strength. In this paper, a similar scale model of a 10,000TEU container ship has been designed and manufactured first, in which both geometric similarity and strength similarity are taken into account. Next the collapse behaviors of the test model are detailedly illustrated with both experimentally and numerically obtained results. Then discussions on warping or shear buckling deformations involved in the collapse process of the structure are conducted with extended numerical simulations. Finally, the ultimate torsional strength of the true ship is evaluated according to the similarity theory. Results show that it is the yielding and shear buckling of the side shells that causes the failure of the hull girder under pure torsion. Further nonlinear finite element analysis demonstrates that it may either have warping or shear buckling deformations in the torsional collapse process of the hull girder with a large deck opening, depending on the local rigidity distribution of side shells, which has a significant effect on the ultimate torsional strength of the hull girder.     

船体梁极限强度的近似计算

船体梁的总纵强度是反映船舶结构安全可靠的最基本的强度指标。船体结构极限强度评估对于船舶结构初步设计、使用、维护和维修都非常重要，因此船体梁极限强度研究成为近几十年来船舶工程界的热点研究课题之一。到目前为止有两种典型的加筋板和船体梁的极限强度分析方法，它们是直接计算法和逐步破坏分析法。本文基于加筋板单元的平均应力应变曲线和逐步破坏分拆方法，提出了加筋板和船体梁极限强度的简化分析方法，考虑了初始挠度和残余应力对加筋板单元极限强度的影响。数值结果表明，采用本文简化方法得到的结果与有限元计算结果或其它逐步破坏分析结果比较符合。     

Comparisons of calculations with experiments on the ultimate strength of wide stiffened panels

Five specimens of wide stiffened panel with four stiffeners under axial compression until collapse are studied with a nonlinear finite element analysis and Common Structural Rules to compare with the experimental results. The stiffened panel models have two longitudinal bays to produce reasonable boundary condition at the end of edges. Tension tests have been conducted to obtain the material properties of the steel that are used in the finite element analysis. Three boundary condition configurations are adopted to investigate their influence on the collapse behaviour of the stiffened panels. A displacement transducer was used to measure the initial geometrical imperfections of the stiffened plates. The collapse behaviour of the stiffened panels is analysed in finite element analysis with the measured initial imperfections and with nominal imperfections. An equivalent initial imperfection is validated for the ultimate strength of stiffened panel under compressive load until collapse for the panels under consideration. With the same imperfection amplitude, the shape of the column-type initial deflection of stiffeners affects significantly the collapse shape, but only slightly the ultimate strength and the mode of collapse of the stiffened panels. The 1/2 + 1 + 1/2 bays model with restrained boundary condition BC3 gives an adequate FE modelling and is possible to be fabricated in experiment.     

Ultimate strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads,Part 2: An extension of Smith's method

This paper is the second of two companion papers concerning the ultimate hull girder strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads. The nonlinear finite element analysis in Part 1 has shown that local bending deformation of a double bottom due to bottom lateral loads significantly decreases the ultimate hogging strength of container ships. In this Part 2, extending Smith's method for pure bending collapse analysis of a ship's hull girder, a simplified method of progressive collapse analysis of ultimate hogging strength of container ships considering bottom local loads is developed. The double bottom is idealized as a plane grillage and the rest part of the cross section as a prismatic beam. An average stress-average strain relationship of plate/stiffened plate elements employed in Smith's method is transformed into an average stress-average plastic strain relationship, and implemented in the conventional beam finite element as a pseudo strain hardening/softening behaviors. The extended Smith's method is validated through a comparison with nonlinear finite element analysis.