基于CSR共同规范的船体梁极限强度分析

基于CSR共同规范编制船体梁极限强度的简化逐步破坏法计算程序,以12 000 DWT油船为工程实例,按共同规范的两种方法(简化逐步破坏法、有限元法),分析该船体梁的极限强度。研究表明,该油船极限强度校核应重点关注甲板部分结构;简化逐步破坏法可快速准确地计算船体梁的极限弯矩,相对较成熟;而非线性有限元法方面,共同规范需要在模型化技术方面进一步完善相关细节,就未破损船体梁极限强度计算而言,建议可在模型纵向尺度和横向构件建模方面做适当简化。     

简化滑移线屈服机构能量法对土坡稳定分析

建立简化滑移线裂面屈服机构,运用基于塑性力学的塑性位势能理论的能量法,推得土坡稳定安全系数Fs的表达式,算例分析表明简化滑移线屈服机构能量法是可靠的。该方法无须进行危险滑裂面的搜索,用于均值土坡稳定的初步分析方便快捷。     

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.     

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。     

考虑非对称剖面中和轴偏转的改进Smith法研究

简化逐步破坏法(Smith法)是目前相关船级社规范推荐的船体极限弯矩计算方法之一,其计算精度取决于中和轴位置和单元应力-应变关系的计算精度。针对目前规范中单一的“力平衡准则”无法有效考虑非对称剖面(含破损状态)中和轴偏转的问题,文章在力平衡准则的基础上,进一步考虑剖面的力矢量平衡准则,结合多目标粒子群优化算法(MOPSO)研究建立了一种非对称剖面中和轴确定方法,在此基础上改进了现有的Smith法,以实现非对称剖面的极限承载能力分析。以Dow1/3护卫舰模型为例,开展了完整正浮工况和多个破损横倾工况的极限弯矩计算。结果对比分析表明:对于受损船舶,中和轴偏转对剖面弯矩有显著影响,基于PSO的中和轴确定方法具有较好的自适应和计算精度。     

基于遗传算法的边坡关键概率滑面搜索

针对常规优化方法难以在非光滑、非凸且可能存在多个极值的边坡关键概率滑面搜索问题中取得较好效果的问题,研究了采用改进遗传算法来实现边坡最大失效概率和关键滑面的搜索.在简化Bishop法的基础上推导了边坡稳定极限状态方程,提出了基于改进遗传算法的边坡分析优化模型;结合验算点法,在Visual C ++的平台上实现了关键概率...     

基于统计能量法的船舶板架结构简化建模方法研究

统计能量法是解决复杂结构高频动力学问题的主要方法之一,限于其分析特性,过于细致化的建模会引发其计算量大、计算精度低等问题。针对典型的船体板架结构,提出基于统计能量法的船体板架结构简化建模方法,并结合数值计算加以验证。根据实际需求,提出简化建模的等效原则,给出多平板的简化建模方法;通过研究给出周期加筋板的简化建模方法;提出一种双层底结构的简化建模方法,并进行误差分析。     

大型结构系统可靠性分析方法研究

结构系统的可靠性评估是结构设计的一个重要研究内容,而极限状态函数的建立是进行可靠性评估的基础.但是,大型结构系统的极限状态函数极为复杂,响应面法用简单的多项式进行模拟的精度较低,导致误差较大.文章提出用神经网络替代多项式来拟合复杂的极限状态函数,形成所谓的神经网络响应面.然后,基于塑性极限理论,文中提出了不依赖于失效模式的极限状态函数表达形式及采用ICP对该极限状态函数进行计算的方法.最后,依照拟合得到的神经网络响应面,给出了大型结构系统失效概率的方法.通过两个算例计算并和其它方法进行比较,表明该方法的计算精度较高,而计算时间大大降低.     

基于有限元应力积分传递系数法的岩质边坡抗滑稳定分析

针对含非贯通软弱结构面的岩质边坡抗滑稳定问题,将有限元法与传递系数法结合,提出考虑主抗滑面位置搜索的有限元应力积分传递系数法。在弹塑性有限元法分析应力场的基础上,使用应力积分求得各滑裂面上的法向及切向力;在等安全系数条件下,模拟边坡失稳时剩余推力沿滑裂面依次传递到主抗滑面的过程并对各滑裂面建立极限平衡方程;最后结合Fortran语言快速搜索主抗滑面起点位置、倾角及对应的最小安全系数。通过算例分析发现：有限元应力积分传递系数法能精确找到主抗滑面的位置,并将边坡稳定性量化到一个具体的数值。克服了传递系数法只能进行刚性分析及需要假定主抗滑面位置的缺点,相比强度折减法也少了人为判定引起的误差问题,结果更合理可靠。     

基于响应面法的边坡稳定可靠性分析

结合简化Bishop法,利用响应面法将以安全系数表示的隐式极限状态方程拟合成近似的、显式极限状态方程.将相关的土性参数独立化,然后按JC法计算边坡稳定可靠度指标.结果表明此方法计算效率高,精度能够满足工程要求.     

基于有限元极限平衡法的斜坡式护岸稳定性分析

运用静力极限平衡法和有限元极限平衡法,对典型斜坡式护岸设计断面的安全系数进行计算和对比,研究浸润面计算方法、水位差和坡顶荷载对边坡稳定安全系数的影响。计算结果表明:有限元极限平衡法计算出的有效剪应力场可以直观反映滑动圆弧的存在区域,计算结果相对保守;浸润面的计算方法对于复杂土体而言影响有限;由于孔隙水压力的影响,水位差因素对于静力极限平衡法和有限元极限平衡法计算结果的影响呈现相反趋势;随着坡顶载荷增加,静力极限平衡法和有限元极限平衡法的计算结果趋势相同,但简化的Fellenius法的计算结果和有限元结果更加接近。     

船体结构直接计算法中垂向波浪弯矩的确定

根据极值统计学原理，论证了长期特征最大值和长期极值特征值之间的关系，即当弯矩循环次数充分大时，最可能极值即为特征最大值，设计极值即为设计最大值。根据这一结论，提出了一种估算船舶垂向非线性波浪弯矩长期特征最大值的简便方法，使计算大为简化。     

A simplified method for nonlinear failure analysis of stiffened plates

This paper shows that the application of pre-determined failure equations, derived from nonlinear finite element analyses, is effective in determining failure of structural components in a simpler linear finite element analysis. An analysis method is presented which is called simplified failure analysis. The first step of this method is the nonlinear determination of a component's failure limit. Next, a linear coarse-meshed finite element model of the component is analyzed under the failure load determined in the previous step. The resulting linear stress distribution is a ‘representative failure stress’ for the component because it is in equilibrium with the applied failure load. This ‘failure stress’ is then used in simpler linear analysis to provide a representative failure limit. This method is verified by an analysis of a structural grillage.     

疏水表面流体流动特性的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法研究了微形貌对固体表面润湿性的影响,在此基础上进一步模拟了具有微形貌的疏水表面通道内的流体流动,从法向速度、剪应力、滑移速度等角度分析了疏水表面的流场特性,揭示了疏水表面滑移流动的产生机制。结果表明,疏水表面的滑移流动是由低表面能作用和微形貌共同引起的。具有微形貌的疏水表面比光滑疏水表面具有更好的减阻效果,原因在于微形貌能够驻留气体,形成的气液自由剪切面加剧了疏水表面的滑移流动,最大滑移速度可以达到主流平均速度的50%左右。     

极限平衡法求解土压力的新进展

根据土体极限分析理论,推出了一种新的主动土压力计算方法,建立了破裂面为平面、平面-平面、平面-螺旋面三种计算模式,并与已有的计算方法进行了土压力系数比较。结果表明:本文的计算方法较为合理,且计算公式简单,应用方便。     

结构可靠度分析的智能计算法

模糊数学、神经网络、遗传算法并称为智能计算方法.对功能函数没有明确表达式的问题进行可靠度分析,本文提出了基于响应面重构的智能计算法,即构造一个模糊神经网络响应面并采用遗传算法进行可靠度计算.算例分析表明,该方法与传统的二次多项式响应面方法相比,计算精度较好,可大大减少有限元分析次数.该方法用于大型复杂海洋工程结构的可靠度分析,可相应提高工作效率和解题质量,具有实际应用价值.     

爆破挤淤堤稳定性计算方法的适用性

针对软土地基爆破挤淤海堤整体稳定的问题,进行了稳定计算方法适用性的研究。基于瑞典圆弧滑动法和简化毕肖普法的计算公式及最危险滑动面搜索的基本原理,将两种计算方法应用于某工程爆破挤淤堤的稳定计算中,对比分析了两种计算方法得到的最危险滑动面形态和土条受力情况。结果表明:软土地基中采用爆破挤淤法筑堤,其稳定计算若采用瑞典圆弧滑动法计算,得到的安全系数偏小且误差较大;而采用简化毕肖普法计算,计算结果更接近土体实际受力情况。因此,软土地基爆破挤淤海堤整体稳定宜采用简化毕肖普法进行计算,为软基条件下爆破挤淤堤设计提供了重要的参考。     

Verification of a simplified analytical method for predictions of ship groundings over large contact surfaces by numerical simulations

In this paper, a verification is presented of a simplified analytical method for the predictions from numerical simulations of structural performance during ship groundings over seabed obstacles with large contact surfaces and trapezoidal cross-section. This simplified analytical method was developed by Lin Hong and Jørgen Amdahl and calculates grounding characteristics, such as resistance and distortion energy, for double-bottomed ships in shoal grounding accidents. Two finite-element models are presented. One was built for a hold, and the other was built for a hold and a ship hull girder and also considers sectional properties, ship mass, added mass and the hydrodynamic restoring force. The verification was completed by comparing horizontal and vertical resistances and the distortion energy between seven numerical-simulation cases and a set of corresponding cases computed by a simplified analytical method. The results show that the resistances obtained by the simplified analytical method are close to the mean values of the resistance curves obtained by numerical simulations. The comparisons prove that the energy dissipation-prediction capability of the simplified analytical method is valuable. Thus, the simplified analytical method is feasible for assessing ship groundings over seabed obstacles with large contact surfaces and trapezoidal cross-section. Furthermore, studies of the influence of ship motion during groundings ascertained that ship motion affects structural performance characteristics. Resistances are lessened at the end of the grounding due to the reduction of indentations caused by heave and pitch motions of the ship hull girder. Finally, a new method for predicting the structural performance of the time-consuming complete-ship model by applying a combination of normal numerical simulations and ship-motion calculations is proposed and proven.     

水面舰艇纵骨架式板格临界应力计算方法

针对当前水面舰艇相关标准中缺少临界应力规范计算方法的问题,依据经典船体梁弯曲理论和板壳稳定性理论,对船用标准的普遍适用性进行了分析,对简化计算公式的可行性进行了研究,结果表明静力平衡法得到的纵骨架式板格临界荷载系数可能是简化计算法和CCS法的2倍以上,可见简化计算法和CCS法对临界应力的计算过于保守。