基于Winding number积分方法求解输流管特征方程

Winding number积分方法是一种用于求解复特征值问题的有效方法。在用传递矩阵法分析输流管道的稳定性时,最终需要求解临界流速的特征方程。该特征方程属于复特征值问题,可应用Winding number积分方法来很好的处理。本文以输流直管为例,阐述了该方法的基本思想和计算的方法及步骤,并对典型边界条件下的特征方程进行求解,验证了Winding number积分方法在求解复数方程根时的有效性。最后,在此基础上研究了弹性支撑的刚度系数对输流管道稳定性的影响。     

计及残余应力和附连板屈曲后应力分布变化影响的船体板架加强筋侧向屈曲

作为薄壁杆件,船体加筋板架中的加强筋在轴向压力的作用下可能发生绕定轴的侧向屈曲.本文采用了Faulkner残余应力模型和经验公式计算附连板屈曲以后应力分布的变化.在用能量法求解加筋板的侧向屈曲弹性临界应力时,在广义特征值方程中计及残余应力和附连板屈曲后应力分布变化的影响.     

弹性垫形式的水下弹性体发射动力学分析

弹性垫会对水下运载器发射动力学产生影响,文章针对弹性垫形式,利用Lagrange方程推导了新型适配关系下的发射动力学方程,同时考虑了运载器的刚体运动、弹性变形、弹性垫变形与接触对发射过程的影响。利用文中的方法,建立了水下运载器发射动力学模型,对发射过程的载荷进行了求解,研究了弹性垫数量、刚度、位置等参数对运载器弹性振动的影响。结果表明文中方法是有效的,可用于水下运载器发射动力学分析。     

双材料中矩形裂纹问题的超奇异积分方程方法

使用超奇异积分方程方法,对双材料空间中垂直于界面的矩形裂纹Ⅰ型问题进行了研究.首先根据双材料空间的弹性力学基本解,使用边界积分方程方法,在有限部积分的意义下导出了以裂纹面位移间断为未知函数的超奇异积分方程.根据裂纹面上位移函数的分布特性,通过将位移间断函数表示为特征函数和一组多项式乘积的形式,为其建立了数值方法.数值结果表明,该方法不仅具有较好的收敛性和较高的数值计算精度,而且能够精确满足裂纹面上的边界条件.在此基础上,对不同材料组合界面对裂纹前沿应力强度因子的影响进行了分析,取得了较好的数值结果.     

弹塑性变形中的弹性效应

由于数学上的困难,弹塑性问题分析中一般忽略弹性变形.而且,求解时对本构方程的一些简化方法如不可压缩假设等被广泛采用.本文分析了一种比拟解答的优点和其在某些方面的改进,并以平面应变下的弹塑性单元体为例,详细计算和分析了不同应力状态下弹塑性变形过程中的弹性效应.     

舟桥结构用铝合金力学性能研究

根据舟桥装备发展及结构设计的要求,选择5种铝合金(6005、6061、6063、7005、7A05)通过静载拉伸试验法测定了材料的应力-应变曲线和若干重要力学性能参数,通过数据分析与处理,获取了目前国产铝合金的状态信息,并对国产铝合金应力-应变关系的数学模型进行了初步探讨.试验及分析结果表明严格执行变形和热处理制度生产的T6态5种铝合金,其力学性能的稳定性较好,但处理工艺不当,可造成组织的不均匀性,并影响强化相的析出,从而使其性能降低;5种铝合金泊松比基本一致,而弹性模量则波动较大;T6状态下,铝合金板材的各项异性不明显;国产铝合金应力-应变关系在应力较大的非弹性阶段不符合Osgood方程.     

船体结构弹塑性问题边界元与有限元耦合解法

本文对应力梯度较小的部分采用有限元法,对应力梯度大和带开孔且形状复杂的部分采用边界元法,建立了由薄板组成的三维结构耦合方程,分析了弹性和弹塑性应力状态。     

承受任意载荷具有各种边界条件的薄壁弯管的通解

基于诺沃日洛夫复力形成的壳体方程,求得了薄壁弯管的通解。它可用于承受任意载荷、具有各种边界条件的弯管的应力和变形分析。     

舰船轴系扭振计算的传递矩阵法及三维图形系统

该文论述了轴系扭振计算的复数形式传递矩阵法和系统的累积传递矩阵方程,根据系统边界条件推导了自由和强迫扭振计算方法,并以Matlab为编程工具实现了相应的CAD及三维图形系统。实例验算证明了其有效性和工程应用价值。     

热弹性体齐次状态向量方程的变分法

文章给出了一种推导热弹性体齐次状态向量方程的方法。首先,联立热梯度关系对热弹性材料的本构关系进行扩展。第二、建立了一个新的热弹性材料的修正混合H-R变分原理。然后直接从该变分原理推导出了齐次状态向量方程。齐次状态向量方程可以大大简化热弹性体的稳态温度问题的求解过程。文中两个简支层合壳的实例分析证实了该齐次状态向量方程方法数值结果的精确性和可靠性。     

复杂预应力对立管参激振动特性的影响分析

针对立管结构中存在着复杂预应力分布的现象,提出了立管在只考虑顶端平台升沉激励引起的纯参激振动问题。基于结构预应力理论,建立了含复杂预应力的立管结构运动控制微分方程,提出了一种可适用于含复杂预应力分布的立管参激振动特性分析方法。以此为基础,应用数值计算对比了复杂预应力对立管结构的自然频率、振型等振动特性的影响。计算结果表明,复杂预应力的存在对立管结构的动力特性有着重要的影响。     

复杂应力场中裂纹疲劳扩展寿命预报

船舶作为一种大型焊接结构,其疲劳热点部位的应力应变场分布很复杂,要预报这些部位的裂纹疲劳扩展寿命,必须解决复杂场中裂纹的应力强度因子计算及其裂纹扩展方向问题.该文对船舶肘板处两种不同原因产生的裂纹的扩展路径、扩展速率进行了研究.裂纹扩展方向用第一主应力准则确定,在裂纹扩展方向上给定不同的裂纹增量,得到不同长度裂纹的复合裂纹等效应力强度因子,并拟合这些计算结果得出船舶肘板的应力强度因子计算式.结合裂纹扩展率单一曲线模型对肘板裂纹扩展寿命进行了预报,预报结果与实验结果符合得较好,说明所采用的方法可行.对建立船舶典型节点的裂纹扩展寿命预报方法有参考价值.     

波、流共存时的床面剪切力

利用边界层理论 ,导出了波、流共存时的床面剪切力 ,得出综合摩阻系数、综合速度和综合摩阻速度计算公式     

焊趾处椭圆表面裂纹的权函数与残余应力强度因子的权函数法

利用三维有限元计算了焊趾处半椭圆表面裂纹的应力强度因子。利用统一的权函数形式,结合得到裂纹半长比a/c=0.2;0.4;0.6;0.8,a/t=0.1~0.8的有限元数据,得到了适用于T型接头焊趾处半椭圆表面裂纹最深点和表面点的权函数。权函数的准确性,用有限元在裂纹面施加高阶载荷进行了验证,对于表面点和最深点,半长比a/c=0.2~0.8,a/t=0.1~0.8,权函数与有限元结果误差在8%以下。基于得到的权函数,计算了T型接头焊趾处半椭圆表面裂纹的残余应力强度因子Kres,并与有限元计算结果进行对比,对比误差在10%以下,表明新的权函数能很好地预测T型接头焊趾处的残余应力强度因子。     

船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准

本文给出了船体结构疲劳强度校核的许用应力范围衡准的一般形式，以及当应力范围服从Weibull分布时用一生中一遇最大应力范围表示的衡准形式。对有关影响因素及设计应力范围计算作了简要的讨论，并着重研究了集装箱船的疲劳强度校核问题，给出了例题。     

锁相红外热成像技术应用于复合材料连接接头全场应力测量研究

为了克服传统电测法测量结构应力的种种不足,文章对应用锁相红外热成像技术进行复合材料结构应力测量的可行性进行了研究。在研究中,首先结合正交各向异性复合材料的热弹性理论（TSA）,提出了一种有效而又简洁的试验标定方法,并通过标定试验获取了文中所用玻璃钢材料所需的合理的加载频率f以及标定参数K,然后对两种典型的船用玻璃钢复合材料连接接头内的应力分布进行了测量,通过与数值计算结果的对比,验证了锁相红外热成像技术是一种快速、高效和可靠的结构全场应力测量手段。     

大型油船槽形舱壁顶凳局部结构优化

根据三舱段有限元分析技术,对货舱区槽形舱壁分别采用不同顶凳结构形式后的应力进行比较。并在此基础上通过改变槽形横舱壁单面斜壁顶凳的倾斜角度,进行了局部结构参数优化分析研究,采用有限元方法,参考应力最大值、应力最小值和应力分布评价因子三种因素,确定了具体结构形式的相对最优倾角,对实船设计提供参考依据。     

环肋圆柱壳应力计算的新方法探索

基于对目前环肋圆柱壳应力计算方法缺陷的认识,文中引入了加强棱柱壳体法,推导出环肋圆柱壳静力微分方程,通过将位移以傅立叶级数的形式展开,求出了环肋圆柱壳的位移解,进而得到环肋圆柱壳的应力解。通过算例计算表明,除环肋圆柱壳内表面纵向应力和肋骨周向应力外,用该方法的计算结果与传统方法的计算结果和有限元法结果都相接近,并且纵向应力与周向应力由外到里的变化规律与传统方法也相同。     

An approximate method to generate average stress–strain curve with the effect of residual stresses for rectangular plates under uniaxial compression in ship structures

The average stress–strain curve for rectangular plates under uniaxial compression in ship hull structures is generated on the basis of the existing design formulae. The dual-term equation for ultimate strength of uniaxially compressed plates is employed to generate the average stress–strain curve for long plates. Two alternatives proposed by Faulkner and Frankland, respectively, are considered. An approximate method to take into account the effect of residual stresses is proposed. By investigating the variation of the stress distribution at different stages of compression, the average stress–strain relationship of the rectangular long plates with the effect of residual stresses is derived from equilibrium. The behaviors of the wide plates are also discussed. The assumption proposed by Valsgard for the idealized stress distribution of wide plates under uniaxial compression is adopted. The average stress–strain relationship for wide plates is derived from the existing design formulae. Two equations proposed by Hughes and recommended by API for critical stress of the central portion of the wide plate are considered. The effect of residual stresses is also taken into account for wide plates.     

锥-环-柱结合壳的应力和稳定性

本文用解析法计算了受中面均布法向载荷作用的锥-环-柱结合壳中的应力值，并根据Trefftz准则计算了其失稳临界压力。计算结果说明，在总体几何尺寸与壳厚相同的情况下，锥-环-柱结合壳与锥-柱结合亮相比，过渡区的局部应力值显著减小，失稳临界压力提高。