加筋板的双重非线性分析

本文综合工程实际的需要,对船体加筋板结构进行了双重非线性有限元分析。采用Prandtl-Reuss流动理论,具体导出了加筋板在双重非线性状态下理想弹-塑性和强化材料的单元刚度矩阵;用增量切线刚度法-迭代法相结合的混合解法来提高求解精度;对单剛、等效节点力的计算,均采用Gauss积分法和进行分层精度判别来节约机时和内存。     

切线模量理论的内涵和用途的扩展

借助弹性力学中的应变能定理扩展了切线模量理论的内涵,给出了相应的平衡状态参数图及其数学表达式,并以此为基础,提出了非线性屈曲临界应力和非线性断裂临界应力计算的切线模量理论;利用切线模量理论的平衡状态模型建立了强度利用率相等模型实验原理,将其应用于疲劳试验数据的处理,提出了采用切线模量理论计算疲劳强度和断裂强度的新思路;最后对基于切线模量理论的强度稳定综合理论的发展和应用进行了展望.     

耐压液舱结构的模型试验研究

对传统式和准同心圆式两种外部耐压液舱结构进行了模型对比试验。结果表明,在弹性阶段,准同心圆式耐式舱耐压船体的应力沿圆周方向趋 于均匀化,最大应力明显低于传统式耐压液舱相应位置处的同类应力;随着静水外压的增加,模型结构从局部屈服到塑性区扩展,应力重新分布,直至发生轴对称屈服破坏,未见失稳特征。模型试验结果与有限元解吻合良好。     

静水外压作用下环肋锥锥结合壳转折区塑性极限分析

本文提出一个合理的塑性流动位移场,应用能量法研究了静水外压作用下环肋锥锥结合壳转折区壳板的塑性极限承载能力,利用梯度法求解相应的非线性方程组。当退化到环肋锥柱结合壳时,本文结果优于文献[3]。文中给出了凸式结合壳转折区发生外凸塑性流动位移场的充分条件。编写了计算机程序并进行了数值计算。     

耐压液舱结构的模型试验研究

对传统式和准同心圆式两种外部耐压液舱结构进行了模型对比试验.结果表明,在弹性阶段,准同心圆式耐压液舱耐压船体壳板的应力沿圆周方向趋于均匀化,最大应力明显低于传统式耐压液舱相应位置处的同类应力;随着静水外压的增加,模型结构从局部屈服到塑性区扩展,应力重新分布,直至发生轴对称屈服破坏,未见失稳特征.模型试验结果与有限元解吻合良好.     

塑性区模型损伤修正及其对声发射活动的影响

文章采用损伤力学方法对Dugdale塑性区模型进行修正,研究损伤分布对裂尖塑性区的影响。修正的塑性区模型与Dugdale模型、Irwin模型进行了比较,结果令人满意。又通过该模型,研究声发射总计数N与应力强度因子K及塑性区半径ry之间的关系,与实验结果一致。说明可采用宏观变量ry来描述声发射活动中的微观损伤变化,有利于从多角度揭示产生声发射源的机理,适于工程应用。     

深埋式基础（MDM）结构应力和变形的边界单元分析

采用二维多子域的边界单元法对深埋式基础结构的应力和变形进行了计算，其中引入了多介质子结构的组合原理，将不同物性的土层视为不同子结构进行计算。编制了相应的计算机程序，结合天津港两种不同挡土结构型式的深埋基础进行了计算，并分别同常规方法和有限单元方法进行比较，得到了某些具有重要学术和实用价值的良好成果。     

西南某铁路软岩隧道大变形特征及其形成机制

新建西南某铁路隧道为一典型的高地应力软岩隧道,以既有设计方案施工后,软弱岩段产生了显著的大变形现象。通过对隧道软弱岩段大变形特征及其形成机制的研究表明,软岩大变形的产生是在地层岩性及其结构、地应力、地下水、施工工艺等多个因素耦合作用下形成的,其大变形机制可分为应力扩容型、结构变形型及地下水软化型三个大类,失稳模式主要有软岩的塑性流动、塑性楔体剪切滑移及结构面的剪切滑移。     

不同屈服准则下浅黏土层受压力学行为模拟研究

本文针对所建立的黏土受压模型基于COMSOL Multiphysics软件进行分析,使用了默认的Drucker-Prager准则与Mohr-Coulomb准则—非关联流动法则两种方法进行求解,对比分析了两种方法下的等效应力分布云图、土体塑性区域演化图以及基础沉降载荷-位移曲线,验证了Mohr-Coulomb准则—非关联流动法则求解的可行性。     

有限子单元方法在船舶结构弹塑性分析中的应用

本文在平板结构有限单元离散数值计算的基础上,引入了层板子单元模型,也即对每一平板单元沿板厚再加以离散。这样使得平板(正交异性板、夹层板等)的弹性和弹塑性分析有了很大改进。在不增加节点自由度的条件下,既有良好的精度又具有明确的物理概念。在弹塑性分析中平板子单元的应力采用杂交型(Hybrid)平面矩形单元计算。并根据Prandtle-Ruess塑性增量理论、等向强化的Mises屈服准则建立了平板子单元的本构关系式。用增量切向模量法求解非线性弹塑性平衡方程。     

港区刚性铺面结构的荷载应力

港区堆场、道路刚性铺面结构在运输车间、装卸机械和集装箱荷载作用下产生的荷载应力，用文克尔地基上赖斯纳厚板模型计算。通过引入板修正系数、编制了６个荷载等级的标准单轮和装卸机械支腿荷载在临界荷位处的荷载应力诺谟图。集装箱箱脚荷载的荷载应力诺谟图按４种可能的板块划分方式给出，通过引入双轮修正系数、旁侧轮或邻轴修正系数，建立了一般流动荷载的荷载应力的近似回归式，并提供了必要的图表。     

循环载荷下AH32钢低周疲劳与累积塑性破坏交互作用试验研究（英文）

文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究。试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响。试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏。在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性。     

盲孔法测量921A钢焊接残余应力的应变释放系数研究

根据盲孔法测量残余应力的基本原理和孔边塑性变形修正方法，分别对盲孔法测量921A钢焊接残余应力时的应变释放系数A、B进行实验标定，通过试验得出了921A钢盲孔孔边塑性变形对测量精度的影响和盲孔法测量921A钢焊接残余应力的塑性修正公式；并对实验标定应变释放系数与通孔应变释放系数理论解进行比较，表明试验结果与通孔应变释放系数理论值有较好的一致性，测量结果经塑性修正，最大误差减小到2．5％以下，试验结果可以直接在盲孔法测量921A钢焊接残余应力工程实际中应用。     

循环载荷下AH32钢低周疲劳与累积塑性破坏交互作用试验研究

文章对AH32钢在循环载荷下低周疲劳破坏和累积塑性破坏的交互作用进行了试验研究.试验中分析了平均应力、应力幅值及应力比对低周疲劳裂纹扩展寿命和累积塑性应变的影响.试验结果表明,较大的循环载荷下发生两种失效模式,由裂纹扩展导致的低周疲劳失效和较大的塑性应变导致的累积塑性破坏.在试验结果的基础上,文中提出了考虑低周疲劳破坏和累积塑性破坏交互作用的失效模型,模型结果与试验结果较为吻合,说明其具有一定的可行性.     

平面曲梁几何非线性有限元分析

本文基于文[5]所建立的曲梁单元,根据非线性的应变-位移关系,推导出平面曲梁单元的切线刚度矩阵,并编制了平面曲梁几何非线性分析程序。计算结果表明本文建立的平面曲梁单元计算精度明显高于以直梁模拟曲梁的结果。     

爆炸消除焊接残余应力的数值模拟

焊接残余应力及其控制技术是重大工程结构物(例如反应堆、潜艇等)建造中关注的核心问题之一。爆炸法消除残余应力是近年来发展起来的高效、低成本的1种新技术,但对其机理的研究仍然相当缺乏。本文利用非线性有限元软件ABAQUS对爆炸消除焊接残余应力技术进行了数值模拟,同时考察了焊缝中夹杂的裂纹缺陷对爆炸载荷的响应。研究对象为70 mm厚的超厚钢板对接焊缝,焊接坡口为X型。本文主要完成了以下2项研究工作。1)将盲孔法测得的焊接残余应力分布预置到模型中,计算了爆炸载荷作用下不同布药方式时焊接残余应力的再分布,并将其与对应的实测结果进行比较。研究结果表明,金属材料的塑性流动是爆炸消除焊接残余应力的根本因素。2)在模型的焊缝区引入面状裂纹来表征焊缝中的凝固裂纹,利用ABAQUS用户自定义子程序开发的基于虚拟裂纹闭合法的三维断裂单元,计算能量释放率对爆炸载荷的响应。研究结果表明,爆炸载荷并不一定会导致裂纹的扩展。因此,本文的研究方法和结果对于爆炸消除焊接残余应力在工程应用领域具有指导意义。     

轮载下车辆甲板塑性承载能力利用程度研究

目前针对车辆甲板,各船级社的板厚设计已经考虑了塑性承载能力,但塑性承载能力的利用程度并没有明确说明。本文采用数值模拟方法,依据各船级社规范,选取有代表性的车辆甲板货物载荷进行板厚设计,考察了设计板厚下板格的应力水平及离散程度;结果表明计算板格最大应力均值都大于弹性许用应力,而且超过了材料的屈服应力。最后从应力水平角度出发,分析了车辆甲板考虑塑性承载能力的程度。     

平台支撑的潜艇平面舱壁的极限强度分析

借助国际通用的大型非线性有限元分析软件,对潜艇内部以加强平台取代水平横桁的平面舱壁结构的极限强度进行了非线性的有限元分析.阐述了单元及网格尺度的选择和求解控制策略;求得了结构的应力、应变分布规律;以及探讨了结构极限承载能力、破坏模式、塑性破坏机理.模型试验结果表明,试验值与有限元分析计算值吻合良好.     

船舶结构分析中的全刚度空间平面应力薄膜单元

本文在改进四节点等参元和四节点Ｗｉｌｓｏｎ不协调元的基础上，发展了适用于船舶结构直接计算的全刚度空间平面应力薄膜单元，它能解决以前应用平面应力薄膜单元在空间结构计算中出现的非正定问题，更适合于船舶结构分析使用。本单元已作为１３类单元放入直接计算法的有限元数值分析模块中。     

深层水泥搅拌船搅拌器切削砂土过程数值模拟

针对深层水泥搅拌船在海上进行砂土地基加固时掘进难题，利用数值模拟技术，建立了深层搅拌船搅拌器切削部件切削泥土和搅拌部件搅拌泥土的三维分析模型，土体的本构模型采用Drucker-Prager模型，应用单元损伤失效准则模拟砂土的破坏过程，并基于显式积分算法实现搅拌器切削齿切削砂土的动态过程仿真，分析搅拌器的切削阻力、切削功率和搅拌功率，以及正常工况下和极限工况下搅拌器的应力状态。结果表明，在极限工作状态下，搅拌器最大应力出现在端部，为231 MPa，满足强度要求。