爆炸消除焊接残余应力的数值模拟

焊接残余应力及其控制技术是重大工程结构物(例如反应堆、潜艇等)建造中关注的核心问题之一。爆炸法消除残余应力是近年来发展起来的高效、低成本的1种新技术,但对其机理的研究仍然相当缺乏。本文利用非线性有限元软件ABAQUS对爆炸消除焊接残余应力技术进行了数值模拟,同时考察了焊缝中夹杂的裂纹缺陷对爆炸载荷的响应。研究对象为70 mm厚的超厚钢板对接焊缝,焊接坡口为X型。本文主要完成了以下2项研究工作。1)将盲孔法测得的焊接残余应力分布预置到模型中,计算了爆炸载荷作用下不同布药方式时焊接残余应力的再分布,并将其与对应的实测结果进行比较。研究结果表明,金属材料的塑性流动是爆炸消除焊接残余应力的根本因素。2)在模型的焊缝区引入面状裂纹来表征焊缝中的凝固裂纹,利用ABAQUS用户自定义子程序开发的基于虚拟裂纹闭合法的三维断裂单元,计算能量释放率对爆炸载荷的响应。研究结果表明,爆炸载荷并不一定会导致裂纹的扩展。因此,本文的研究方法和结果对于爆炸消除焊接残余应力在工程应用领域具有指导意义。     

旁靠系泊油船水动力相互作用分析

为了研究多浮体水动力相互作用下的波浪载荷和船体响应,针对旁靠系泊的穿梭油船与FPSO进行模拟计算。其中二阶波浪力采用近场方法求解。计算分析发现,由于屏蔽效应的影响,穿梭油船上的波浪绕射力受水动力相互作用的影响较大,平均二阶波浪漂移力在波频的高频段受水动力相互作用影响显著,在低频段几乎不受影响,而附加质量和辐射阻尼以及船体响应的RAO受影响则较小。另外,随着穿梭油船与FPSO相对距离的小范围变化,水动力相互作用的影响并没有太大的差别。     

基于AQWA的旁靠油轮水动力相互作用研究

船舶旁靠系统的水动力响应是一个非常复杂的工程问题,系统中每一个结构的动力响应会受到其他结构的耦合影响。针对两旁靠FPSO和LNG运输船组成的旁靠系泊系统,基于三维势流理论,应用多体水动力学软件AQWA,在考虑两船间水动力相互作用的情况下,计算两旁靠船舶所受到的波浪载荷,并与不考虑两船水动力相互作用的计算结果进行对比分析。结果表明,旁靠系泊系统水动力相互作用是不可忽略的。同时也分析了不同旁靠间距对水动力性能的影响,结果发现旁靠间距只在中高频段时对水动力性能的影响较大。研究结果可为旁靠系统系泊方案的设计和研究提供一定的参考。     

含初始裂纹铝合金板在反复冲击载荷下的动态响应

[目的]为研究含初始裂纹铝合金板在反复冲击载荷作用下的动态响应影响,[方法]通过开展铝合金板的反复冲击试验和有限元仿真研究,分析在反复冲击载荷下铝合金板的动态响应特性,比较完整铝合金板和含初始裂纹铝合金板在反复冲击载荷作用下的冲击力和破坏模式。[结果]试验结果与仿真计算取得较好的吻合。结果表明,在反复冲击载荷作用下,铝合金板对初始裂纹较为敏感;初始裂纹会降低铝合金板的承载能力,使得冲击力减小,反复冲击直至失效的冲击次数减小;含初始裂纹铝合金板的破坏模式也会受到影响。[结论]研究结果可对铝合金船体外板的结构强度计算和评估提供一定的依据和参考。     

浮式核电站的堆舱安全壳舱段温度场和温度应力分析

参考俄罗斯的"罗蒙诺索夫"号浮式核电站的总布置示意图以及相关文献资料,本文设计一个浮式核电站的堆舱安全壳舱段并建立有限元模型。在堆舱安全壳舱段的温度场计算中,本文将舱段依照结构划分为75个封闭腔室,并假设任一腔室内空气温度保持恒定。根据封闭无源空腔的热流量守恒,计算出舱段内各个腔室的空气温度。将腔室空气温度带入有限元分析软件Abaqus进行舱段温度场计算,得到舱段的温度分布。采用顺序耦合法计算舱段的温度应力,在设置舱段的力学边界条件后,将温度场作为预设场施加在舱段力学有限元模型上,有限元分析软件Abaqus进行计算,得到舱段的温度应力分布。     

船体纵骨疲劳裂纹扩展及寿命分析

基于有限元软件ABAQUS,结合虚拟裂纹闭合法、裂纹扩展判据及子结构技术,应用脚本语言Python开发了模拟疲劳裂纹扩展的程序(FCG-System)。对含初始裂纹的油船纵骨节点疲劳裂纹扩展进行数值模拟,并探讨侧向压力和轴向拉力这两种载荷对疲劳裂纹扩展路径和疲劳寿命的影响。结果表明,两种加载方式下裂纹扩展路径不同,且面板断裂前的疲劳寿命在总寿命中占据很大的成分。     

水面无人艇集群系统研究

研制开发1套水面无人艇(USV)集群系统,使无人艇能够实现集群化运作。根据系统的功能需求,设计系统的整体架构,将整个系统划分为岸基基站子系统和无人艇子系统。基于模块化设计理念,再将子系统细分成各个模块,分别对各模块进行硬件选型与软件设计,使其有机的结合,建立具备多任务、长航时、高精度导航及较高智能化的集群系统。将系统运送至喻家湖湖区进行各项试验,实验结果表明,该水面无人艇集群系统具有良好的实时性、准确性与可靠性,能够满足集群化运作的要求。该系统的结构还可扩展至无人机、无人水下航行器等,对今后开展无人集群系统的协同化、智能化研究具有参考意义。     

海洋平台T型管节点应力集中系数研究

以具有代表性的海洋平台形管接头为例,采用有限元方法,研究接头处的应力集中系数分布.分析支管6个自由度的约束条件和受载方式,基于ABAQUS计算管节点在各种载荷下的应力分布,尤其关注几何学上的最危险地带——管筒十字交叉点处的应力集中系数,并根据6种基本情况下T形管节点的有限元计算结果,得到管节点所受到的应力最大、结构强度...