箱型梁极限承载能力试验与理论研究

本文对箱型梁船体模型作了总纵极限承载能力试验研究,应用基于塑性节点法开发的程序和通用非线性有限元模拟方法对该模型进行了数值计算,获得了与试验较为一致的结果。在试验与理论分析的基础上,提出了估算箱型梁船体结构极限强度的解析计算方法,通过算例考核认为本方法可用于工程结构设计。     

接触爆炸作用下舰船箱型梁结构的止裂效应仿真分析

为研究箱型梁在舰船结构抗爆中的止裂效应,首先通过模型试验分析不同加筋对板架破口大小和裂纹扩展的影响,然后在此基础上,利用商用有限元程序MSC/Dytran对舰船箱型梁结构的抗爆止裂效果进行仿真分析。结果表明,在接触爆炸下,板架的强力构件（如特大筋）对破口大小和裂纹扩展能起到很好的限制作用;通过将模型数值计算与试验结果进行比较,验证了应用程序和计算模型参数的稳定性与可靠性;箱型梁在舰船结构抗爆中能起到很好的止裂效果,这是由于一方面箱型梁的存在对甲板边板和舷侧顶板以及两者之间的连接进行了加强,减小了甲板和舷侧外板连接处的应力,另一方面,作为舰船整体结构的强力构件,箱型梁本身就能有效阻止破口及其裂纹的扩展,从而大大降低舰船结构整体的毁伤程度。     

箱型梁极限承载能力试验与理论研究

  目的  旨在探索纯弯载荷下箱型梁的非线性相似准则,提高模型对原型结构响应的预报精度,进而为建立实船结构的缩比模型设计方法提供理论依据。  方法  首先,采用理论分析方法,基于轴向受压加筋板的稳定性和非线性准则建立纯弯载荷下箱型梁的非线性相似准则;其次,采用数值计算方法通过分析箱型梁原型与缩比模型的极限承载能力和屈曲响应来验证该相似准则的有效性。  结果  数值计算结果表明,基于此方法设计的不同比例模型的屈曲失效模式具有较高的相似性,采用缩比模型能准确预报原型的极限强度。在特定的屈曲模态下,初始变形的增大会降低箱型梁的极限承载能力,初始变形因子对缩比模型的预报精度影响较小。  结论  所用方法为纯弯载荷下船体梁极限强度试验提供了一种有效的非线性相似模型设计思路,对船体结构安全性的研究具有借鉴价值。     

载荷下纵向箱型梁横隔板设计

采用数值模拟的方法,计算比较不同形式和厚度横隔板的纵向箱型梁在给定爆炸载荷下的结构响应,结果表明横隔板的厚度和结构形式对箱型梁的抗爆防护能力有较明显的影响,在给定的爆炸载荷条件下,适当增加横隔板厚度可以提高箱型梁抗侧向变形能力和对内部管线的保护能力。     

含裂纹损伤箱型梁剩余扭转极限强度研究

针对含裂纹损伤箱型梁的剩余扭转极限强度问题,通过考虑结构特征及裂纹分布的差异性,基于净截面屈服理论提出更为准确地评估裂纹影响的剩余扭转极限强度简化计算公式,能够很好地反映裂纹损伤所导致的极限强度衰减趋势。利用非线性有限元方法,考虑中心裂纹与边缘裂纹2种裂纹形式,考察结构应力分布的变化与规律,验证扭转载荷下裂纹分布与裂纹尺寸对剩余极限强度的影响。数值计算表明,本文提出的公式具有较好的准确度。     

含裂纹损伤箱型梁剩余扭转极限强度研究

针对含裂纹损伤箱型梁的剩余扭转极限强度问题,通过考虑结构特征及裂纹分布的差异性,基于净截面屈服理论提出更为准确地评估裂纹影响的剩余扭转极限强度简化计算公式,能够很好地反映裂纹损伤所导致的极限强度衰减趋势。利用非线性有限元方法,考虑中心裂纹与边缘裂纹2种裂纹形式,考察结构应力分布的变化与规律,验证扭转载荷下裂纹分布与裂纹尺寸对剩余极限强度的影响。数值计算表明,本文提出的公式具有较好的准确度。     

循环弯矩下考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度研究

[目的]为充分考虑焊接初始变形和残余应力在内的完整初始缺陷,需开展不同循环弯矩下的箱型梁塑性变形分布和极限强度研究。[方法]首先,选用各向同性的强化材料模型与Chaboche材料模型,采用Python语言编制程序并直接在有限元软件中施加初始变形;然后,采用ABAQUS软件针对箱型梁开展多种循环弯矩模式下的极限强度非线性有限元数值模拟,同时考虑焊接初始变形、残余应力、材料强化及鲍辛格效应的影响。[结果]研究结果表明：单向循环弯矩下,箱型梁抗弯刚度和极限强度将随着循环次数的增加而不断下降,塑性变形将从箱型梁的上顶部向侧部区域扩展,其中同时包含焊接初始变形与残余应力缺陷的箱型梁有限元模型处于极限状态时的塑性变形区域更广;相较于单次加载,经过3次双向循环之后,仅考虑初始变形的箱型梁极限强度下降了10.44%～15.15%,而考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度下降了8.41%～14.50%。[结论]在循环弯矩下考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度的下降趋势更为缓和,所得成果可为循环弯矩下箱型梁的极限强度研究提供参考。     

水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤评估

由于水下爆炸和舰船结构动态响应的复杂性,水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤研究主要来自于对试验现象或试验数据的分析。传统对水下爆炸作用下舰船结构损伤研究的理论分析和计算过程主要考虑水下爆炸冲击波和2次压力波。本文提出了气泡脉动对舰船结构的冲击,明确了气泡脉动对舰船结构损伤的关系;在综合研究水下非接触爆炸作用下舰船结构损伤模型基础上,建立了舰船结构的损伤等级,确定了等级评估标准;举例与模拟试验情况下舰船结构损伤情况进行对比,结果基本吻合。     

循环载荷下箱型梁极限强度性能实验研究

通过系列箱型梁模型实验,研究了箱型梁在极值循环弯曲载荷下的极限承载性能。分别对四个加筋箱型梁模型进行了循环载荷下的四点纯弯实验,实验分别采取单向及双向循环载荷两种施加方式。在单向循环弯曲实验中,模型的后续循环的极限强度与前一循环的后极限强度阶段的卸载点接近,但塑性变形有明显增加,极限承载能力下降显著;双向循环弯曲中,反向弯矩虽然抵消了部分塑性变形,但箱型梁的极限承载能力仍有明显下降。实验表明,实验加载过程中,箱型梁在承受极值循环载荷初期,其构件崩溃速率较缓,而一旦进入后极限阶段,崩溃速率显著加快;箱型梁在极值循环弯曲载荷下的极限承载性能,即后极限强度性能,相比一次性极限强度值逐步下降。     

非接触爆炸下舰船电力系统生命力的研究方法

本文着重分析了在非接触爆炸下舰船电力系统主要电气设备的破坏模式，建立了舰船电气设备的冲击响应模型，并给出了非接触爆炸下用舰船电力系统生命力评估的系统破坏概率计算机仿真计算方法。     

两种强力甲板结构形式在大变形损伤状态下的极限强度分析

针对2种不同强力甲板结构形式的舰船,应用ABAQUS非线性有限元分析工具,计算舰体在强力甲板大变形损伤状态下的总纵极限承载能力.采用冲击动载荷来模拟得到结构的大变形损伤状态,并将其作为初始状态进行极限承载能力分析.分析结果表明,纵向箱形梁这种新型强力甲板结构形式相比常规强力甲板结构形式,在大变形损伤下舰体总纵极限承载能力等方面具有显著的优越性.     

曲线钢箱梁支座反力分析及处理措施探讨

小半径曲线连续钢箱梁桥在初始设计支承条件下,在最不利工况时,支反力出现较大负值。如果不采取措施,桥梁运营期支座可能会脱空,对桥梁及桥墩正常使用带来不利影响。根据曲线梁桥的特点,防止支座脱空一般采用设置拉压支座,或者梁端配重、支座横向调整等构造措施。文中结合设计实例,根据有限元计算,比较配重前后支座反力,结合钢箱梁自身特点,确定采用的最优构造措施,理论上解决支座脱空的问题。通过成桥静载试验证实采取的措施具有良好效果。     

大悬挑钢箱梁三维仿真分析

以武汉市二环线大悬挑钢箱梁为例,采用三维有限元,建立以顶板、底板、腹板及横隔板等单元件组成的三维仿真模型,研究了各个单元件的受力和变形特征。结果表明：大悬挑钢箱梁面板横向应力水平数倍于常规钢箱梁,在支撑附近横向应力与纵向应力一样都为控制性因素;三维仿真模型也可分析支座横隔板和挑臂等局部构件的应力;根据结构的受力特征可有效地进行结构优化调整。     

海上新型组合隔水导管抗冰极限承载力分析

为了提高海上钻井隔水导管抗冰承载能力,提出一种组合式钻井隔水导管,基于弹塑性力学基本理论,利用有限元分析软件ANSYS建立组合结构极限承载力计算模型,对不同组合方式的隔水导管结构抗冰极限承载力进行对比分析.结果表明,组合隔水导管结构相比单层隔水导管结构抗冰极限承载力提高幅度可达40％以上.     

南海固定式平台极限承载能力分析

针对南海海域环境荷载下服役的固定式平台,以一固定式导管架平台为例,运用基于ANSYS软件的单元替换法分析计算该平台无缺陷情况下和有腐蚀、海生物附着、构件缺失等损伤情况下的极限承载能力,验证了计算正确性和可行性.     

神经网络在单桩承载力预测中的应用

运用基于BP神经网络的组合预测模型对PHC桩的极限承载力进行预测。分别利用灰色GM(1,1)模型和BP神经网络对桩在荷载作用下的沉降进行估算,然后利用人工神经网络中的BP网络对所得的结果进行组合预测;最后利用Lagrange算法计算桩的极限承载力。计算实例表明,使用该组合预测方法所得的预测结果比单纯使用灰色GM(1,1)模型或神经网络模型所得结果的总体误差要小,因而该方法是可行的、有效的。     

桥梁桩基承载力试验的综合分析

通过对一特大桥钻孔灌柱桩静载试验及完整性检测成果的综合分析,探讨实测桩周侧壁各地层极限摩阻力与工程地质勘测所得的极限摩阻力有较大差别的原因,分析了桩基施工工艺对钻孔摩擦桩极限承载力的影响,并对各地层极限摩阻力的取值提出建议。     

自升式平台层状地基条件下插桩过程数值模拟研究

对于采用独立式桩靴结构的自升式平台,桩靴的入泥深度是保障平台安全作业的关键问题之一。采用ABAQUS软件的Explicit求解器,以位移增量步方式计算地基极限承载力;在施加初始地应力场的前提下,引入无限元边界处理方法,考虑了土壤无限大边界条件的影响,并使用ALE自适应网格技术有效地解决了土壤模型的大变形问题;最后,将有限元计算与经验公式计算进行比对分析。结果表明,在一定预压载荷条件下,有限元计算结果能较全面精确地反映插桩结果,弥补经验公式考虑参数单一、无法解决层状土承载力之间不连续问题以及无法动态模拟插桩过程的不足。