切断一根肋骨的圆柱壳开孔应力分析

潜艇耐压壳体上大的开孔常常切断一根肋骨,并且用围壁进行加强.目前,环肋圆柱壳上用围壁加强的圆形开孔强度计算所用规范中的公式,是针对用围壁加强的不带肋骨的圆柱壳开孔推导出来的,而肋骨对孔口的应力集中是有影响的.本文用有限元方法对环肋圆柱壳上切断一根肋骨的用围壁加强的正交单圆孔,在静水外压下随开孔直径和加强程度变化的应力大小及分布规律进行了数值分析,发现孔边壳板中面应力与光圆柱壳开孔接近,但最大中面周向应力处弯曲应力很大;当加强程度大时,孔边壳板最大表面纵向应力超过最大表面周向应力,断肋骨面板应力很大.     

关于在桁材腹板上开电缆和管子孔的探讨

本文根据船舶电缆、管系在桁材腹板中开孔进行光弹性试验的结果和对国内外船舶在船体结构中开孔的归纳分析作了系统的讨论,得出了开孔附近区域的应力分布、应力集中系数和合理补强方法等有价值的数据。     

用围壁加强的圆柱壳开孔的应力计算方法

本文采用扁壳微分方程组,根据试验中观察到的现象对开孔区的挠曲函数及边界条件作了一些简化,并用变分原理和弹性力学中的H.方法对应力函数进行了求解,获得了用围壁加强的圆柱壳开孔孔口应力计算公式。与试验结果比较表明,该公式简单可靠,而且应用范围较广。     

邮轮高腹板梁开孔应力分析

针对邮轮的甲板纵桁和横梁的腹板布置大量开孔,开孔削弱腹板截面尺寸,并且次弯距的影响显著,引起开孔边缘出现应力集中的问题,结合船级社规范开孔规则要求,采用有限元法分析开孔尺寸、开孔位置和补强方式对孔周切向正应力的影响,结果表明,孔周切向正应力对于开孔高度变化的敏感度大于开孔长度变化;当开孔的垂向位置越偏向面板时,孔周切向正应力增加趋势越明显;孔边缘加面板是最有效的减小应力集中的方式。     

桁材开孔腹板的线性屈曲强度分析

船体在总纵弯曲时甲板纵桁和船底纵桁承受较大的轴向压力,而在桁材腹板上开孔会影响其腹板的屈曲强度.针对这一问题,应用有限元屈曲特征值分析方法对受轴向压力开孔腹板的屈曲载荷进行计算.通过对计算结果的分析,对开孔尺寸和开孔位置对腹板屈曲强度影响的规律进行了归纳,并对腰圆孔和圆孔对腹板屈曲的影响程度做出了比较,对船体结构中腹板开孔尺寸及位置提出了一些建议.     

船舶构件腹板开孔的弹性失稳与加强效果

本文用有限元法对开孔薄板的弹性稳定性进行了研究。对于在压缩载荷和剪切载荷作用下开有不同尺度的圆孔或矩形圆孔薄板的稳定强度,作了系统的计算和分析,并研究了矩形板长宽比对开孔板稳定强度的影响。为增强薄板开孔后的稳定强度,文中选择了加强筋、加强围壁和加强围板三种加强形式,系统地计算了不同加强尺度下这三种形式的加强效果。本文所得的计算图表和分析结果可用于船舶纵桁、横梁的腹板及肋板开孔稳定强度设计。     

组合载荷作用下有孔板的屈曲强度

舰船结构中的桁材和肋板腹板通常开有许多管系和穿舱孔，这些开孔在多数情况下会降低板的屈曲强度，而且它们对评价开孔对板的屈曲强度的影响非常重要。为了评价孔板的弹性屈曲强度，进行了一系列特征值分析。此外，邻接的无开孔板的影响也需要研究，原因是由于开孔所引起的应力集中，使其产生高应力区域和低应力区域。当在高应力区域发生屈曲变形时，屈曲强度降低，另一方面，当在低应力区域发生屈曲变化，屈曲强度增高；当一个设有大型水平防挠材的桁材腹板有开孔时，在无开孔的邻接板内产生高应力区域，在这种情况下，邻接板的屈曲将决定一个有孔腹板的屈曲强度；在某些情况下，船级社的规范计算公式对有孔板给出了比用有限元法分析的结果相对比较低的弹性屈曲强度。     

关于双排大开孔环肋圆柱壳结构强度若干问题的讨论

本文根据大型钢模试验结果对双排大开孔耐压圆柱壳结构设计中的几个主要问题。即孔口最大应力，孔间壳板应力，肋骨应力及结构承载能力等进行综合分析和归纳并与现有计算规则中的某些方法挂靠，解决双排连续大开孔耐压结构强度和承载能力的实际设计的计算问题。     

腹板开孔的H型梁在压弯载荷下的失效行为和强度试验研究

腹板开孔的H型钢梁在船舶,航空器和海洋平台结构作为受弯构件被广泛运用。已有众多文献报道过关于腹板开孔梁遭受腹板卷曲破坏的情况,但腹板开孔加强遭受面板屈曲的情况未有详尽调查。因此文中开展6组试件的试验研究来调查腹板开孔的H型梁的失效行为和极限承载力,结果显示开孔影响了试件屈曲波的长度和数量。该研究结果可用于几何尺寸相似的实际结构。     

横梁腹板开孔剪切稳定性加强方式

船体结构中,为方便管线通过,常需在横梁腹板上开孔,这将影响横梁的强度和稳定性。本文主要针对腹板开孔对其剪切稳定性影响进行讨论,并为补偿开孔后腹板剪切稳定性的损失,采用有限元弹性屈曲分析方法,探讨了常用的加强筋、围缘扁钢和复板3种加强方式在不同加强尺寸下的加强效果。本文的计算和分析结果能为横梁腹板开孔的加强设计提供一定的参考。     

船体NURBS曲线修改方法研究

通过对NURBS曲线的修改方法的研究,探索适用于船体曲线修改的方法.文章中提出了一种修改船体NURBS曲线的新方法.该方法运用优化方法,通过形变函数来调整原始曲线,使得修改后的曲线能够满足设计船型的要求.为修改船体NURBS曲面的修改奠定基础.     

对接接头焊趾应力集中有限元分析

研究焊缝几何参数对应力集中的影响,对于提高焊接结构疲劳强度有重要的意义.本文采用有限元方法,计算了双侧对称加强高和单侧加强高的对接接头焊趾处的应力集中系数,分析了几个主要参数,包括焊趾倾角、焊趾过渡圆弧半径和板厚对于应力集中系数的影响,研究了焊趾处应力集中沿板厚方向的变化情况,在分析大量计算结果的基础上给出了估算两种形式的对接接头应力集中系数的经验公式.结果表明,减小焊趾倾角,增大过渡圆弧半径,可以减缓焊趾处截面形状的变化,改善焊趾处的应力集中;板厚的增加使得应力集中系数增大.并且单侧加强高的对接接头应力集中系数小于双侧对称加强高对接接头的,其减小幅度只与θ有关.     

邻机舱的货舱舱口角隅有限元研究

利用PATRAN建立960 t集装箱船邻机舱的货舱舱口角隅应力集中有限元计算模型,讨论在纯压载荷和压剪组合载荷下圆形和椭圆形应力释放孔孔形的应力分布情况,并讨论设置加厚板后的应力分布情况及角隅形式改变后应力分布的变化。从实用的角度分析改变应力释放孔形状和设置加厚板的效果。     

强力骨架梁腹板开孔有限元分析

针对舰船结构中强梁腹板特殊开孔引起的应力集中问题,应用有限元法分析了开孔的垂向位置、孔的宽度、孔的长度对强梁整体强度的影响,以及其最大应力发生位置的变化规律,讨论了3种常用开孔补强方法的补强效果,并提出了一些供实际结构设计的参考意见。     

基于裂纹最大张口位移的加筋板弹塑性断裂分析

为了快速方便地求取船舶加筋板塑性性能的两个重要参数—裂纹尖端塑性区半径（Ry）和裂纹尖端张开位移（CTOD）,文章提出了一种基于裂纹最大张口位移（MCOD）来确定加筋板的裂纹尖端塑性区半径和裂纹尖端张开位移的简便方法。该法基于理想弹塑性材料,以提出的裂纹最大张口位移与裂纹尖端塑性区半径及裂纹尖端张开位移的拟合函数关系为基础,考虑了模型尺寸效应、材料特性参数及外载荷的影响。文中还对不同裂纹长度、不同屈服极限条件、不同板/筋刚度比时方法的适用性进行了分析,研究表明：该方法能够消除裂纹长度、屈服极限和外载荷等因素的影响,适用于有限宽船舶加筋板的弹塑性分析。     

甲板开口围缘扁钢加强方式研究

针对开大长矩形口的甲板结构,在开口内缘加设围缘扁钢,可以降低角隅处的应力集中。采用参数化分析方法,基于结构有限元数值计算结果,研究不同甲板厚度、开口尺寸和角隅半径时,扁钢长、宽、厚尺寸参数对应力集中的影响,并分析其原因。研究结果表明,随着扁钢尺寸的增大,开口处应力集中系数为先减小后增大,合理地设计扁钢加强方式才能有效降低应力集中。通过参数化计算,提出开口处围缘扁钢加强方式优化设计思想,给出最佳扁钢宽度值、厚度的设计公式及设计图谱,可以为甲板开口加强设计提供参考。     

Numerical estimation of ship resistance in broken ice and investigation on the effect of floe geometry

In this paper, a numerical model based on the non-smooth discrete element method is presented to investigate the effect of ice floe shape on ship resistance under low-concentration broken ice condition where ice fields consist of relatively small and unbreakable floes. The accuracy of the numerical model is validated by the comparison with a series of experiments conducted by the authors with artificial ice floes made from polypropylene (PP) material. The mean ice resistance estimated by the numerical model is in fairly good agreement with both the experimental results and those from the existing semi-empirical formulas. Additionally, the floe shape effect captured in the experiment, i.e. “rectangle-like” floes results in higher resistance than “elliptic-like” floes, is also predicted by the numerical model. Then, the validated numerical model is used to further investigate the effect of floe shape on ship resistance. It has been found that the rectangle floe results in higher ice resistance than other studied floe shapes. The ratio between the maximum and minimum caliper diameters of floe shows little influence on the ice resistance of ship. Finally, the effect of ice thickness on the ice resistance is also discussed.     

加筋圆柱壳开孔结构强度分析

加筋圆柱壳开孔结构是潜艇典型耐压船体的主要结构形式之一,如何避免在开孔周围造成应力集中,即开孔结构补强是工程中特别关心的问题。在设计过程中,因为要多次建模分析,会导致设计分析效率变低,所以开发了加筋圆柱壳开孔结构的参数化建模分析程序。基于参数化建模分析程序,讨论了多参数对于开孔周围应力集中的影响。     

基于细分曲面的船体曲面造型及静水力参数计算

提出采用细分曲面进行船体曲面造型,结合多边形及多面体的几何特性计算公式进行船舶静水力性能参数计算新方法。推导并整理出两套多边形及由三角单元围成的多面体的几何特性计算公式。根据文中方法对一组数学船型的部分静水力参数进行计算,并将计算结果与精确解进行比较,验证该方法的有效性。同时与传统的辛普生法、Maxsurf软件计算方法作了比较,说明所提出方法的有效性和通用性。