不同对接焊缝布置下舰体结构的疲劳强度和极限承载分析

舰船建造中焊接结构强度对船体结构强度分析有着十分重要的意义.对两种不同对接焊缝布置下的船体结构进行疲劳强度和极限承载能力分析.利用国际焊接学会推荐的焊接结构三维块体单元建模.运用Nastran软件计算拉伸和弯曲两种主要受载形式下的结构应力分布,参考有关规范中的S-N曲线对焊接结构进行热点应力疲劳分析比较.同时运用非线性计算软件ABAQUS分析结构在轴向拉伸和弯曲载荷作用下的极限承载能力.分析表明,舰船总段合拢中采用纵骨与板同一截面的对接形式,其结构性能与传统的纵骨与板交错布置的对接形式相当.     

一边固支一边自由矩形薄板的屈曲强度分析

采用能量法推导出"固支-自由"矩形薄板的弹性临界应力计算公式,给出屈曲系数的取值曲线。在此基础上,比较了两种弹塑性临界应力的修正公式。采用非线性有限元法求解了"固支-自由"薄板的极限屈曲应力,验证了极限屈曲应力与屈服极限的比值可由薄板的柔度来表示,并给出极限屈曲应力的回归公式。针对两种失稳类型的计算结果表明:"固支-自由"薄板的弹塑性临界应力与极限屈曲应力的差异较小。     

裂纹位置变化对典型船体结构应力影响规律的研究

为了研究裂纹位置与舰船结构之间的影响规律,应用有限元分析软件对舰船典型结构进行仿真计算,以应力响应为特征参数,得到相应结构在受到单向拉应力时的应力分布情况。通过对不同裂纹位置的应力响应情况进行对比分析,总结出裂纹与应力之间的规律。结果表明,应力响应作为损伤识别特征参数具有实际意义,在参数一致的情况下,边裂纹对结构的应力分布具有更强的影响,船体结构的应力分布情况随着裂纹的位置变化而改变,可为智能化舰船中的裂纹损伤识别提供技术支持。     

水面舰艇纵骨架式板格临界应力计算方法

针对当前水面舰艇相关标准中缺少临界应力规范计算方法的问题,依据经典船体梁弯曲理论和板壳稳定性理论,对船用标准的普遍适用性进行了分析,对简化计算公式的可行性进行了研究,结果表明静力平衡法得到的纵骨架式板格临界荷载系数可能是简化计算法和CCS法的2倍以上,可见简化计算法和CCS法对临界应力的计算过于保守。     

加筋板整体屈曲临界应力计算与分析

利用解析法对加筋板稳定性进行了研究,忽略材料非线性的影响,利用理论方法求解四边简支加筋板的整体屈曲临界应力。对有一根加强筋的加筋板,定义板的挠曲函数,将其代入边界方程和协调方程,求解线性方程组的特征方程得到加筋板的临界应力。对有2根或多根加强筋的规则加筋板,利用能量法导出统一计算的公式得到临界应力。最后,利用有限元软件Abaqus和Nastran进行数值仿真,与理论解比较后得出本文计算方法是正确的,可以准确求解加筋板的稳定性问题。     

舰船船底破损后的外载荷和应力研究

以某舰船为例,用符拉索夫法计算了鱼雷在舰船底部非接触爆炸使舰体结构产生破损后由于进水引起的浮态和载荷变化,给出了鱼雷命中破损后波浪弯矩随不同破损部位、不同进水体积的变化规律。在此基础上计算了鱼雷爆炸使舰体结构产生破损后的应力。研究指出,计算破损舰船结构应力时必须同时考虑破损使结构承载力大大下降和由于进水引起的浮态和载荷变化对舰艇生命力的影响。舰体结构的正应力和剪应力都随着进水体积的增大而增大,鱼雷最危险的命中位置是船中和剪力最大处。研究对舰船生命力的评估有重要意义。     

考虑地基影响的压杆稳定直接荷载设计法

通过对不同性质的地基土对压杆的稳定性影响进行分析,确定了压杆欧拉临界力的计算公式,以压杆欧拉临界力计算公式为基础,建立起压杆新的截面设计稳定条件,并考虑残余应力对压杆的实际影响,用直接荷载法对压杆截面尺寸进行设计.     

起重机金属结构设计中许用应力法和极限状态法简介

在起重机金属结构设计计算中，目前广泛采用的是许用应力法，但极限状态法能更好地反映结构实际的承栽能力。本文介绍起重机金属结构设计中许用应力法和极限状态法的概念，用许用应力法计算时采用的计算载荷和安全系数，以及对极限状态法作简单介绍。     

水下爆炸载荷作用下变截面结构中应力波的传播特性研究

随着科学技术的发展,越来越多的学者关注水下爆炸对舰船结构的毁伤特性研究。应力波作为结构载荷和能量传递的形式,对于认识结构系统的冲击响应特性至关重要。但是,关于水下爆炸载荷作用下船体板架类变截面结构中应力波的传播特性目前仍认识不足。本文将基于应力波理论,借助有限元法研究在冲击载荷作用下变截面杆和舷侧外板中弹性波的传播特性。首先,结合应力波理论,基于耦合的欧拉-拉格朗日法(CEL)和欧拉体积分数法研究在水下爆炸冲击载荷作用下变截面杆中弹性波的传播特性,对数值研究方法的精度进行验证;然后研究舷侧外板在受到水下爆炸冲击载荷作用下结构中弹性波的传播特性,并且利用冲击响应谱分析方法研究结构的响应规律,为后续研究复杂舰船结构的冲击响应规律提供参考。     

考虑内部应力状态的公路滑坡稳定性分析方法

坡体发生失稳破坏是影响土木工程设计和施工过程的重要工程问题,要解决这一问题必须要掌握滑坡体的稳定安全状态,而传统的滑坡稳定性分析方法由于不能考虑滑坡体内部应力应变状态而与滑坡实际情况往往不符。文中提出的有限元极限平衡法将传统的极限平衡法和有限元法相结合,通过弹簧单元模拟滑坡潜在滑动面和滑床间的接触摩擦问题,根据潜在滑动面上的应力计算滑坡体稳定安全系数,通过滑坡体内部拉应力分布阐释滑坡失稳机理和滑动发展趋势。研究结果表明,滑坡体内部应力状态对滑坡体稳定性影响较大,有限元极限平衡法计算的滑坡体稳定安全系数与实际情况更接近。     

基于奇异强度理论的疲劳特性评估方法

疲劳是海洋结构物破坏的重要因素,为简化舰船结构疲劳评估方法,基于线弹性断裂力学和切口应力强度理论,针对典型薄板结构研究拐角节点处的应力强度,分析结构形式,利用ANSYS有限元模拟和MathCAD函数拟合,分别给出计算应力强度因子的＂奇异权函数法＂和＂奇异等效裂纹法＂的研究方法,同时给出简便算法和经验公式。进而应用Paris裂纹扩展法则进行结构奇异强度疲劳特性评估,并结合S-N曲线分析拐角节点处的应力集中,得到与结构尺寸相关的＂奇异应力集中系数＂函数。最后,针对切口应力,提出有限元分析所需要的＂奇异应力等效取值点＂的参考位置。希望能将奇异强度理论纳入船舶结构疲劳强度校核规范中做参考。     

T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算方法

T型接头是船舶与海洋结构物的典型结构形式之一,其焊趾处常常是疲劳热点区域。T型接头焊趾表面裂纹的应力强度因子是船舶与海洋结构的、基于断裂力学安全评定和疲劳寿命预测的基础。本文对T型接头表面裂纹应力强度因子的计算方法,尤其是Bow ness等人提出的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的计算公式进行了分析,在此基础上导出了形式简单,物理意义明确的T型接头焊趾表面裂纹应力强度因子的简化计算公式,并和相关的应力强度因子的计算结果进行了比较,证明了本文简化方法的可行性。     

船体纵骨的热点应力分析

运用MSC.Patran/Nastran软件,对典型船舶纵向构件进行了热点应力分析,讨论了4种不同因素对节点热点处的应力集中系数的影响,并总结了其变化规律。     

基于应力集中系数的SWATH船疲劳节点筛选方法研究

小水线面双体船的疲劳强度问题十分突出,疲劳强度校核节点众多且目前还没有一个明确的疲劳节点筛选原则。针对这些问题,研究基于典型节点的热点应力集中系数有限元计算和名义应力分析,对小水线面双体船全船结构中可能发生疲劳强度失效的节点进行疲劳寿命估算,并根据估算结果对需要进行热点应力分析的疲劳节点进行筛选。计算结果表明,该方法在处理大量结构节点的疲劳寿命估算问题中,计算效率较高,能够反映全船的节点疲劳强度特性,且估算结果较为可靠。该方法不仅适用于小水线面双体船,对于其他类型的船舶,该方法同样具有适用性。     

一种复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法

风暴模型是Tomita等提出的用来评估船舶结构疲劳强度的一种随机波浪载荷简化模型,它能表达波浪载荷是与时间相关的随机过程。文中介绍了风暴模型及波浪诱导应力短期分布的基本特征。将风暴模型和裂纹扩展率单一曲线模型及焊趾表面裂纹应力强度因子的计算方法结合起来,探讨了复杂载荷作用下船舶结构疲劳裂纹扩展预报方法。并用权函数法计算了给定残余应力分布的表面裂纹应力强度因子。预报了对接焊接接头焊趾处表面裂纹在风暴波浪载荷作用下的疲劳裂纹扩展行为,结果表明风暴的大小、顺序,初始裂纹尺寸及残余应力对裂纹扩展行为影响明显。合理的风暴模型参数及初始裂纹尺寸的确定对船舶结构的疲劳寿命预报是非常重要的。     

温度应力对坞式船闸底板开裂影响分析

在施工期或施工完建期坞式船闸底板容易开裂且裂缝分布具有一定的规律。针对这一现象采用有限元仿真模拟方法进行分析,认为混凝土水化热温升导致的温度应力是引起底板开裂的重要原因,并指出要注意混凝土温度应力的控制。株洲航电枢纽船闸的工程实践表明分析及建议是合理的。     

海洋平台栈桥管道应力分析的模拟方法

栈桥是连接海上油气田两个或多个平台间油气水管线、电控线缆和人员通行的通道.平台间在风、波浪、船舶靠泊等荷载作用下会发生相对运动,通过栈桥的管道会承受平台间相对运动产生的位移荷载,管道应力水平是否满足规范要求在应力分析中需要重点考虑.应用CAESAR II软件,结合旅大27-2/32-2油田开发项目栈桥管道柔性计算实例,介绍了栈桥管道应力分析的模拟方法,并根据计算结果对管道布置提出建议和进行优化,为以后栈桥管道的设计提供计算方法和参考.     

救生船中央月池开口部位应力集中分析

为了配合救生船潜水系统作业的需要,在船舯部设置了中央月池.该处结构复杂,应力水平较高,月池开口的存在导致了应力集中,使开口部分结构成为船体结构中的危险区域.文章采用理论计算和规范相结合的方法预报了船体外载荷,采用结构有限元分析法与光弹性试验法相结合的方法,研究了月池开口部位的主甲板和船底板处的应力分布和应力集中系数,为优化月池结构提供了依据.     

变幅载荷作用下焊接接头疲劳寿命预测方法

船舶与海洋结构物在其服役过程中受到波浪等载荷的交变作用而引起结构的疲劳损伤.检测结果表明船舶及海洋结构的疲劳热点部位大多数是在构件相互连接的焊缝焊趾处.因此,研究典型接头表面裂纹应力强度因子统一计算方法以及变幅载荷作用下表面裂纹扩展规律对船舶与海洋结构物的寿命预测是十分重要的.本文讨论了裂纹闭合及开口比的计算,在Newman有效应力强度因子计算方法的基础上,提出了考虑因素更全面的有效应力强度因子幅计算式以及变幅载荷作用下船舶与海洋结构物典型焊接接头疲劳裂纹扩展寿命预测模型.