甲板舷侧大开口结构应力集中分析及钢模试验

在粗网格有限元模型计算结果的基础上,建立了某船甲板舷侧大开口高应力区局部细化的舱段有限元模型,并利用有限元软件MSC.Nastran对其应力集中现象进行了分析。基于材料分段线弹性假设,对该船甲板舷侧大开口结构有屈服点出现后,角隅区域的应力分布和塑性区扩展规律进行弹塑性有限元计算,并开展了甲板舷侧大开口钢质模型试验,试验结果验证了弹塑性有限元计算结果的准确性。本文的研究成果对于大型船舶甲板舷侧大开口这类特殊结构的强度衡准制定以及局部结构优化设计具有重大的参考价值。     

水闸地基整体结构有限元分析

本文分析了目前水闸结构计算中存在的问题,以开敞式水闸为例,建立了水闸整体三维有限元模型,静力分析时对地基按弹塑性材料进行模拟,分析了应力、变形的计算结果;还对考虑工作桥和不考虑工作桥影响的两个力学模型的计算结果进行了比较,使闸室结构计算能体现实际受力状态,为水闸设计提供更加科学的理论依据。     

水下爆炸气泡载荷对舰船的总体毁伤研究

在水下非接触爆炸中,气泡载荷因其脉动频率经常接近于舰船的垂向固有频率而造成舰船总体毁伤。阐述水下爆炸气泡与弹塑性船体梁之间的流固耦合理论,建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和船体梁的弹塑性模型。以实船为算例,计算了气泡载荷作用下船体梁的弹塑性变形,分析船体梁发生弹塑性损伤的机理和特征。     

边界面模型在基坑维护体系中的应用

简要介绍边界面模型特点,将其应用于基坑维护体系的受力及变形特性计算中,并与弹塑性模型计算的结果进行比较,总结出具有规律性的结论。     

带垫层桩体复合地基工作性状参数化数值分析

为深化针对复合地基计算理论和设计方法的研究,通过建立带垫层桩体复合地基弹塑性有限元数值模型,采用基于Mohr—Coulomb破坏准则的理想弹塑性本构模型描述地基土的弹塑性本构关系,采用接触对算法描述桩-土界面非连续接触特性,采用无限单元边界模拟半空间地基特征,通过改变垫层刚度、筏板厚度和桩基刚度进行变参数化分析,探讨了复合地基体系中垫层、筏板及桩基三部分对整体受力变形特性的影响,从而更全面和深入地揭示了复合地基体系的工作性能和承载机制,更好地为工程设计与实践提供现实指导与参考。     

基于固有应变理论的船体焊接变形仿真研究

大型船舶构件尺寸大、焊缝分布广,传统的有限元焊接仿真方法难以满足其大尺寸结构计算的要求。基于热弹塑性有限元法对T型局部接头进行焊接变形计算,获取焊缝处平均固有应变值,然后将其作为初始载荷施加在全尺寸壳单元分段模型上进行弹性计算,最终得到大型分段的整体焊接变形。仿真结果表明,结合小模型的热弹塑性法和大结构固有应变法,能准确高效的预测大型结构的焊接变形。     

框架-剪力墙结构分析模型的地震响应比较研究

将框架-剪力墙算例模型中的剪力墙简化为单墙柱和双墙柱模型后，分别作弹塑性静力分析，得出层剪力-层间位移曲线，确定和框架-剪力墙算例模型相对应的多质点系振动层模型侧移刚度，进行弹塑性地震响应时程分析，并与ANSYS软件直接计算得到的结果进行比较，得出如下结论：采用框架-剪力墙平面铰结体系进行抗震分析，剪力墙单墙柱和双墙柱模型具有一定的合理性和实用性，可作偏于安全设计，能为结构抗震初步设计提供参考．     

基于幂次强化的海底管道极限承载力

基于幂次强化模型,给出了内压和轴力作用下海底管道极限弯矩承载力计算方法,并给出了极限承载力理想弹塑性模型解析解,编制了海底管道极限承载力计算程序BCP。通过算例,研究了内压和轴力对幂次强化海底管道极限弯矩承载力的影响规律,并与试验结果进行了对比,验证了解析解的合理性,可以为海底管道的结构强度设计和安全评价提供参考。     

基于土体弹塑性理论的复合桩基沉降特征有限元分析*

采用有限元软件,在考虑土的弹塑性及桩土接触特性的基础上,建立了复合桩基三维有限元模型。系统计算分析了在不同荷载P、桩长L、桩径d及桩间距S的条件下,复合桩基群桩基础的沉降及差异沉降的变化趋势,得到了可供设计参考的结论。     

基于D-P准则的闸首底板非线性有限元分析与比较

底板是闸首结构受力最复杂的部位,属于典型的空间受力结构,目前船闸规范中仍将弹性基础梁法作为闸首底板内力计算的主要方法,该方法系平面计算理论,且采用弹性模型代替弹塑性模型,存在优化的可能。结合土基上某船闸工程实例,利用有限元软件ANSYS,通过D-P屈服准则进行三维非线性有限元分析,研究弹塑性模型下闸首底板的内力与变化规律,并与弹性基础梁法、三维有限元弹性法进行分析比较,提出了各种方法的适用条件,以供类似工程借鉴参考。     

船闸闸首非线性有限元计算分析

在船闸下闸首工程的结构计算分析中,考虑地基土体材料的非线性特性,采用非线性有限单元法,对嘉陵江新政船闸下闸首进行了计算分析研究。运用ANSYS10.0通用计算软件,建立了三维非线性弹塑性有限元模型,采用D-P准则对闸首的回填土和地基土体进行计算,经对嘉陵江新政船闸闸首在不同工况下的应力和应变分布特征进行分析比较,验证了模型的正确性和实用性。     

邻近船闸基坑开挖安全影响因素*

邻近船闸基坑开挖工程会对已建船闸的安全运行带来一定影响,为了解该影响,保证邻近已建船闸的安全和正常运营,结合非线性有限元仿真分析方法,采用理想弹塑性本构模型和D-P屈服准则建立邻近船闸基坑放坡开挖平面二维有限元模型,分析基坑距船闸的距离、基坑的坡度等因素对邻近已建船闸的影响,提出了邻近船闸基坑开挖安全间距及基坑坡度的建议值。     

闸底长廊道输水系统研究

针对闸底长廊道输水系统的廊道、出水孔、消能设施等的布置形式,结合船闸工程建设,开展大量理论分析和物理模型试验研究工作。在总结相关研究成果的基础上,分析闸底长廊道输水系统的输水特性和适用条件,从提高船闸输水效率、改善系泊船舶受力等方面提出消能系统的改进布置形式,并对闸底长廊道输水系统在中水头和高水头船闸工程中的应用给出建议。     

长洲四线并列船闸运行方式对下游引航道水流条件的影响

长洲水利枢纽通航建筑物采用四线并列船闸布置,其引航道水流条件受船闸布置及充泄水影响而十分复杂。采用物理模型试验与数学模型计算相结合的手段,对长洲船闸不同下游水位下船闸泄水对引航道水流条件的影响进行研究,针对存在的水力学问题,结合长洲船闸的特点提出目前最为便捷有效的非工程措施——优化船闸运行方式,并最终确定了船闸运行的控制下游水位及相应的运行方式,为船闸设计与运行管理提供了依据。     

湘江株洲航电枢纽二线船闸建设对一线船闸通航条件影响研究*

采用正态物理模型研究湘江株洲航电枢纽扩建二线船闸工程对一线船闸通航条件的影响。分析工程前一线船闸通航水流条件,二线船闸建设对原有边界条件的改变,工程后一线船闸上下游引航道口门区及连接段航道的横、纵向流速等水力参数变化规律,以及口门区现有导流建筑物对新建工程的适应性等。结果表明,二线船闸建设使得一线船闸通航水流条件稍有恶化,但水流条件的改变对船舶航行条件影响不大,工程前后船舶进出一线船闸的航行条件基本一致。     

北江白石窑水利枢纽下游引航道通航水力学试验研究

通过对原有白石窑水利枢纽船闸进行改扩建来提高航运能力,将原来的一线船闸改建,同时在改建船闸左岸增设二线船闸。根据白石窑水利枢纽通航建筑物的整体定床模型试验成果,研究该工程改扩建后的通航条件。针对由于枢纽下游主河槽与船闸轴线交角较大以及枢纽下游主河槽河床高出下引航道口门区较多而引起的船闸下游口门区及连接段的斜流、乱流等不利通航水流条件,提出了合理有效的整改措施。该试验成果可供以后类似工程参考和借鉴。     

红岩子船闸输水系统优化设计

船闸侧墙廊道闸室明沟消能工布置及消能效果的优劣,直接影响闸室内船舶所受系缆力大小及停泊安全。依托红岩子船闸输水系统水工模型试验研究,探讨筛孔式消能工及通过增加顶盖板优化设计的方案在中高水头分散式输水船闸中的应用效果,通过测定闸室充、泄水水力特性,输水廊道压力及船舶停泊条件等各项指标,发现优化设计方案在船舶停泊条件方面具备更优的性能,同时提出船闸阀门开启方式的运行方案。     

小清河水牛韩省水船闸输水系统布置及水力计算

水牛韩船闸是小清河复航工程的上游梯级,由于沿线水资源比较匮乏,水牛韩船闸须具备省水功能。根据闸址地形条件并考虑未来船闸续建的需求,提出单级省水池的水牛韩省水船闸总体布置。按照《船闸输水系统设计规范》要求和工程特点,确定水牛韩船闸采用闸首短廊道集中输水系统,省水池与上、下闸首分别用一根输水廊道连接的输水系统,提出具体的输水系统布置,确定各输水阀门运行方式,并采用船闸输水过程数学模型计算了船闸非省水运行和省水运行时的输水水力特性。结果表明,提出的输水系统布置和确定的输水阀门运行方式合理可行,各输水水力特性值满足设计和规范要求。     

有切角三角门船闸闸首结构优化设计*

针对船闸闸首结构建模复杂、工作量大的特点,通过Vb语言和Fortran语言实现了船闸的参数化建模和自动剖分,并在此基础上采用粒子群优化算法,开发了有切角三角门船闸闸首结构优化系统.在工程实例中,以混凝土使用量最小为目标函数,验证了该优化系统的正确性和实用性,计算结果可为船闸的设计提供参考.     

基于层次分析法的船闸通过能力影响因素研究

船闸通过能力是船闸工程的重要经济指标,其影响因素非常复杂。基于层次分析法与德尔菲法相结合的综合评价方法,对船闸通过能力影响因素进行系统研究,确定各因素对船闸通过能力影响的权重值。结果表明,对船闸通过能力影响较大的因素有船闸运行水位、船闸级数和线数、闸室有效尺度、各类船舶的尺度、船舶装载系数。研究成果可为类似工程提供参考。