某型潜艇开孔修补方案的分析

针对潜艇耐压壳体误开孔的修补方案，采用有限元分析法，对潜艇耐压壳体的变形和应力进行计算。通过对计算结果的分析以及对两个施工方案的评估，肯定了该型潜艇的修补方案，为后期开展类似的舰艇维修积累了经验。     

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。     

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.     

潜艇锥柱结合壳焊趾表面裂纹疲劳寿命计算

随着潜艇用钢屈服强度的不断提高，潜艇耐压壳体的直径及锥壳的半锥角的不断加大，潜艇耐压壳体锥柱结合壳连接焊接焊趾处的疲劳寿命已越来越受到设计人员的重视，但目前还没有可靠的设计方法可以遵循。针对潜艇锥柱结合壳连接焊缝处的受力特点为压弯结合应力，在分析了平行于裂纹面的应力，曲率的约束以及液楔的作用对潜艇焊趾表面裂纹疲劳寿命的影响进行分析后认为，潜艇锥柱结合壳焊距表面裂纹疲劳寿命计算可以采用对压应力进行修正的应力强度因子计算模型。本文给出了对压应力进行修正的应力强度因子计算式，在此基础上提出了一套能考虑焊距的外应力集中以及爆接残余应力等影响的受压弯应力焊接结构焊趾裂纹疲劳寿命计算方法，对初始表面裂纹形状和大小对疲劳寿命的影响进行了系列计算，计算结果表明，本方法预报出的疲劳寿命与实验结果在量级上是吻合的，但在推向实用之前还需要做更多的实验验证。     

C型独立液货舱开孔处结构强度分析与研究

C型独立液货舱开孔区域的强度对整个液货舱围护系统的安全性至关重要。根据压力容器规范计算方法对罐体上气室处开孔及气室封头上的接管处开孔进行强度校核,并提出补强设计方案;通过有限元计算方法对补强方案进行验证与研究。结果表明,气室处开孔应力水平较高,通过设置复板及增加气室筒体板厚的方式能最有效改善该区域的强度。     

移动式救生钟耐压壳强度与稳定性计算分析

救生钟初步设计阶段的强度与稳定与稳定性较核是根据潜艇规范或某些近似理论进行的。为研究整个钟体在各种载荷工况下的应力分布情况和总体抗失稳能力，采用有限元分析结构分析软件ＭＳＣ／ＮＡＳＴＲＡＮ进行整体计算，对救生钟整个耐压壳体的强度和稳定性进行了计及壳体局部开孔和曲率突变影响的有限元分析。分析中考虑了初挠度和弹塑性对耐压壳体失稳压力的影响，得到了后屈曲阶段的载荷－挠度曲线。从救生钟各种工况下的整体变形     

大深度潜器载人球壳开孔强度的理论计算及试验验证

文章根据外压球壳开孔区域的轴对称性和等面积补强所体现的主要强度特征对大深度载人厚球壳锥台形开口加强形式进行几何变换,同时求解系数十分复杂的三阶非齐次方程,完善和扩展球壳开口围壁、厚板嵌入组合加强的理论计算方法。通过两个4 500 m潜器球壳几种开口加强形式的应力集中系数理论计算、有限元计算和试验验证,证明了该方法的可靠性和适用性,可为制订大深度潜器载人球壳强度规范提供依据。     

围壁补强的圆柱壳开孔结构有限元分析

考虑到潜艇耐压壳上不可避免地要设置一些正交单圆孔,并采用围壁进行补强,利用ABAQUS通用有限元软件对该结构形式的系列模型进行求解,并利用等效原理分离出各应力成分,最终得出开孔率、围壁厚度、围壁高度以及围壁在壳体外的比例对各应力成分的影响规律。     

潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性研究

举艇耐压圆柱壳是潜艇承受外载的主要结构,其失效模式多种移样,而且相互关联,因此,潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性分析是一个多复杂、相关问题的可靠性分析问题,本文从潜艇耐压圆柱壳的失效模式建立到总体及各种失效模式的可靠性大小计算,建立了一套计算潜艇耐压圆柱壳结构可靠性的分析。编制了潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性分析计算机程序,并以具体潜艇耐压圆柱壳结构进行了可靠性分析,从其对耐压圆柱壳的计算结果可以看出,潜艇耐压圆柱壳结构的失效概率并不等于各失效模式的失效概率之和,这不同于Ｆａｕｌｋｎｅｒ做出的求和理论假定。本文的潜艇耐压圆柱壳可靠性分析,为多模态失效的系统可靠性计算开辟了新的途径,对潜艇耐压圆柱壳结构的可靠性设计提供了一定的理论基础。     

小开孔球壳强度分析的解析方法

文章基于回转壳的基本微分方程组,建立了一种受静水压力下小开孔球壳强度分析的解析单元法（AEM）。将AEM与传统回转壳方法、有限元法相比,AEM解决了传统回转壳方法计算小开孔应力误差较大的问题,其计算结果和有限元法较一致。该方法可应用于潜艇内部球面舱壁和深海耐压球壳开孔强度计算之中。     

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。     

Hoop stress approximation in offshore design codes

For a circular cylindrical vessel with an elastic material, Lame equations can accurately predict hoop stress variation within the vessel wall. However, because of the complexity involved in Lame formulations they are seldom used in design. In this paper, Lame equations are reproduced in terms of vessel outer and material cross-sectional areas and presented in a very simple format that enables hoop stress calculation without use of any approximation. Lame equations are also presented in terms of diameter-to-wall-thickness ratios in order to perform parametric studies. For a practical range of diameter-to-wall-thickness ratios the Lame hoop stress predictions are compared with approximate solutions of a selected design codes. For a range of loading conditions, comparison of results shows that a number of design codes overestimate the hoop stress. In contrast, a selection of offshore codes is shown to underestimate the hoop stress and, for a certain loading condition some codes ignore the hoop stress effect completely. The present paper also shows how the hoop stress approximation may lead to onerous results when the true wall axial stress is derived based on design code hoop stress formulations. It is concluded that what makes the present hoop stress formulations so important in design is their ability to interpret the mechanics of behavior that Lame equations strived to reveal.     

大管桩在复杂地质条件下加固措施的探讨

在复杂的地质条件、高能量锤击的情况下,提出大管桩的桩头采用钢纤维混凝土、加强环向箍筋等加固措施。实践检验表明,加固措施有效,效果良好。     

开孔围栏问题有限元分析

开孔是耐压船体舷侧不可缺少的结构,开孔后一般采用圆柱形围栏加强,围栏高度及安装尺寸依开孔半径确定.利用MSC/PATRAN软件对开孔围栏问题进行有限元分析,研究正交开孔下围栏半径、高度以及安装尺寸对开孔区域应力的影响.     

等壁厚钢管桩横向焊缝应力集中系数的数值模拟

大型海洋工程结构多常用钢管桩,在钢管桩的制作和安装过程中通常会产生环向对接焊缝,由管节偏位引起的环向焊缝应力集中现象是焊缝疲劳热点应力评估和焊缝疲劳安全分析的重要影响因素.通过实用近似分析方法,研究在轴向拉力和平面内弯矩单独作用下等壁厚对接焊缝应力集中间题,得出等壁厚拉弯构件对接焊缝应力集中系数的近似计算公式;根据对钢...     

大开口船舶扭转强度及结构加强方式研究

文章介绍了大开口船舶扭转强度的薄壁杆件理论计算,以120 TEU内河集装箱船为例,详细计算了该船的扭转强度及弯扭合成应力;并对120 TEU集装箱船结构加强方式进行了研究,从中找出较佳的抗扭结构加强方式,得到一些具有工程应用价值的结论.     

外压圆锥壳开孔应力集中系数分析

采用有限元方法,对不同锥角开孔的应力集中系数的大小及分布规律进行分析,认为开孔倾斜角对应力集中系数影响较大,在实际应用中应严格控制。     

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。     

船舶横梁纵桁腹板开孔应力集中计算

本文将解析分析与有限元数值分析相结合,研究了船舶纵桁和横梁腹板上开圆孔和腰圆孔后的应力集中问题,建立了用于梁结构应力集中的局部应力分析法。获得了:(1)开孔直径在1/10～1/2腹板高度变化范围、开孔位置可沿梁长度方向变化的孔口应力集中简便计算公式;(2)上述孔用不同厚度板加强或用围壁加强后的应力集中简便计算公式;(3)在研究了两个孔靠近后对孔口应力分布的影响后,提出了梁上开多孔时的应力集中计算方法。本文方法计算结果分别与光弹性试验、大型钢模试验结果和有限元法对整体梁的计算结果作了比较,表明本文方法可靠而方便。