组合厚壁筒套装应力强度因子的权函数方法

本文用权函数法导出了由套装应力引起的组合厚壁筒内边裂纹的应力强度因子公式，这些公式可用于计算组合厚壁筒在不同裂纹深度、材料、过盈量和尺寸情况下的应力强度因子。同时，本文还研究了装配应力强度因子随裂纹深度和过盈量的变化规律，可为组合厚壁筒的设计及工程应用提供一定的参考。     

带径向边裂纹圆盘的权函数和旋转应力强度因子

采用裂纹在均布压力作用下的应力强度因子为参考载荷,通过Petroski和Achenbach的裂纹面张开位移公式推导出了内壁带径向边裂纹的圆盘的权函数,进而得到了计算旋转圆盘裂纹尖端处的应力强度因子公式.该公式可计算旋转圆盘在不同裂纹深度、转速、材料和尺寸情况下的应力强度因子.与有关文献比较,表明本文的公式具有良好的精度.同时文中还研究了旋转圆盘应力强度因子随裂纹深度和圆盘直径之间的变化规律,方便了工程应用.     

基于能量释放率理论的三维应力强度因子显式闭合解

基于能量差率基本原理,以非穿透裂纹深度的相对值作为控制裂纹虚比例扩展的无量纲几何参量,构造求解裂纹张开位移幅值的伯努利微分方程,导出以裂纹绝对尺寸和相对尺寸为参数的裂纹张开位移幅值表达式,得到有限大体非穿透裂纹三维应力强度因子闭合解.并给出无量纲应力强度因子与各种相对尺寸参数关系的显式表达式,计算结果与Newman的有限元分析结果基本-致.该方法在工程结构损伤容限与耐久性设计应用中更加便捷、高效.     

一种变幅载荷下疲劳裂纹扩展的预测方法

文章提出了一种基于裂纹尖端弹塑性应力应变关系的预测变幅载荷下疲劳裂纹扩展的方法。该方法通过对裂纹前端过程区单元的弹塑性应力的循环叠加,得到裂纹扩展过程中的应力、应变关系,兼顾了残余应力对裂纹扩展的作用。基于累计损伤理论,同时利用SWT应力应变和寿命的关系,对单元损伤量的循环叠加计算,根据损伤量判断单元破坏。该方法能够清楚地反映过载时裂纹扩展的迟滞效应和低载对裂纹扩展的加速影响,并对变幅载荷下疲劳裂纹的扩展进行良好的评估。     

含裂纹平板结构有限元模型的建立及有限元分析

带有裂纹压力平板的安全评定可以通过断裂力学理论来进行,这也是国内外对结构做安全评定的主要理论依据。从上世纪中叶至今,断裂力学理论应用研究有了突破式的发展。在实际的工程应用中,评定一些含裂纹的结构的安全性,可以直接参考应用的断裂参数几乎没有。本文以断裂力学为基础,采用有限元分析方法,应用ANSYS软件创建带有裂纹的平板有限元模型。进一步分析计算,得到线弹性条件下不同参数条件下的应力强度因子K值,再对裂纹尖端的应力场进行分析应用,对比数据结果,探究裂纹尖端应力应变场的影响因素。     

深海球壳表面裂纹应力强度因子影响研究

针对深海球形耐压壳的人员出入孔焊趾处的表面裂纹问题,本文建立了有限元模型并引入初始裂纹,考虑焊接残余应力沿壁厚线性分布的情况,采用M-积分法求解了在海水外压力和焊接残余应力共同作用下的应力强度因子。计算了不同尺寸裂纹下三种应力强度因子沿裂纹前缘的分布情况,发现人孔焊趾处裂纹主要表现为张开型(Ⅰ型)裂纹,相比于K_Ⅰ,K_(Ⅱ)和K_(Ⅲ)对裂纹的影响很小。分析了焊接残余应力和裂纹形状对应力强度因子的影响,讨论了同一深度半长比下表面裂纹K_Ⅰ最大值随裂纹深度变化和沿裂纹前缘K_Ⅰ的分布规律,结论可为进一步研究球形耐压壳的裂纹扩展及疲劳寿命预测提供一定的参考。     

基于改进McEvily模型的结构压-压疲劳寿命预测方法

潜水器在下潜过程中其耐压结构大部分区域处于压缩应力状态,所受压力随潜深的改变而改变,将有可能导致耐压球壳发生疲劳破坏,而压-压载荷下的疲劳问题与常规疲劳分析有着很大的不同,因此研究结构的压-压疲劳寿命具有重要意义。本文基于断裂力学理论,采用改进的McEvily裂纹扩展速率模型,预测压缩循环载荷下的深海结构物疲劳寿命。采用有限元方法建立结构模型,研究了裂纹尖端区域有限元单元尺寸的影响,采用多载荷步分析结合节点释放技术计算得到了压缩循环载荷下沿着裂纹扩展平面的残余拉应力和应力强度因子,结合改进的McEvily模型计算得到裂纹扩展寿命曲线。最后,以承受单向循环压缩载荷的双边裂纹板为例,阐述了本文的计算方法,并将计算结果与试验结果进行对比,结果表明本文的压缩疲劳寿命分析方法可行、有效,可为相关承受循环压缩载荷下的结构疲劳寿命评估提供参考。     

弯曲载荷作用下含切口T型节点表面裂纹应力强度因子计算

含裂纹修理切口T型节点的切口底部易于产生疲劳损伤,因而需要对该处新萌生的表面裂纹的疲劳寿命进行估算,以评判下次检修的时间.本文采用基于线弹性断裂力学的有限元方法,对弯曲载荷作用下于修理切口底部产生的表面裂纹最深处的应力强度因子进行了计算.计算结果表明,对于同一类型节点,在相同裂纹深度下,裂纹底部的应力强度因子随着a/c的减小而增大.进而,根据修理切口的不同形状,给出了一组具有一定工程适用范围的回归公式.根据基于线弹性有限元计算结果得出的经验公式,对含修理切口T型节点切口底部萌生的表面裂纹扩展规律进行分析,得出了不同裂纹深长比下,裂纹深长增量比随裂纹深度的变化曲线.在数值计算的基础上,采用船用普通钢制备的试件,对切口底部萌生的表面裂纹进行试验研究,描述了在交变弯曲载荷作用下裂纹形貌的变化规律.试验结果表明,试验数据点与计算曲线相比,具有较高的一致性,验证了根据有限元计算结果提出的拟合公式的精度.     

基于累积塑性破坏的船体缺口板低周疲劳裂纹萌生寿命研究

结合循环应力-应变曲线,获得N次载荷循环后船体缺口板累积塑性应变值,根据Neuber公式和Manson-Coffin方程建立了循环载荷下基于累积递增塑性破坏的船体缺口板低周疲劳裂纹萌生寿命的计算模型。通过有限元计算讨论了循环载荷的平均应力、应力幅值、应力比及尺寸效应的影响;所建立模型的计算结果与已有实验结果基本吻合;对合理预估单轴循环载荷下缺口板的低周疲劳裂纹萌生寿命以及提高船舶安全性有重要意义。     

船舶含裂纹焊接结构剩余疲劳寿命可靠性预报

船舶服役期间工程技术人员需要对已检测到裂纹的构件进行剩余疲劳寿命可靠性评估,以便做出维修决策。鉴于基于S-N曲线和累计损伤理论的常规疲劳寿命预报方法对于损伤难以明确定义,本文基于裂纹扩展理论对船舶疲劳热点剩余疲劳寿命可靠性预报方法进行研究。在考虑应力比和应力强度因子幅门槛值的情况下,研究求解裂纹扩展预报的快速数值计算方法。通过与蒙特卡洛模拟相结合,预报可靠性指标随时间的变化曲线、一定存活率下的剩余疲劳寿命等。以油船上某疲劳热点为研究对象,进行剩余疲劳寿命可靠性预报,为工程应用提供参考。     

超长PHC管桩嵌固深度研究

高桩码头结构计算时可以先把基桩在某深度处固定进行上部结构计算,再把计算的桩顶内力作为荷载施加到桩上进行桩-土相互作用分析。理论上讲,以简化前后的桩顶水平位移相等为条件确定嵌固点位置最为合理,但实际中难以实现。结合现场试桩资料,深入分析了超长桩在水平荷载作用下的嵌固特性,提出了嵌固深度随荷载变化的经验计算公式,实例计算结果表明效果良好。     

超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域研究

快速选取潜器耐压结构参数是超大潜深潜器总体结构方案论证的需要。针对采用高强度钢和超高强度钢材料典型带肋圆柱壳结构,在分析超大潜深潜器耐压结构强度标准和强度计算方法的基础上,提出超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域设想和可行区域边界计算方法。通过编程计算,绘制出超大潜深潜器耐压结构参数设计可行区域图谱,为超大潜深潜器总体结构方案论证提供一个有力的设计工具。     

国外某软土地质防波堤工程的地基稳定分析

结合国外某软土地质条件下的防波堤工程案例,采用基于Biot固结理论的有限元法模拟整个防波堤建造过程的 稳定与变形分析,并与常规计算方法的结果进行了比较。介绍了欧标和英标两种不同标准对稳定计算的应用,对堤身下地 基土超孔压的稳定控制准则进行推导,对设置排水板与波浪作用对地基稳定的影响进行分析,相应成果可为以后国内外防 波堤工程的地基稳定分析予以借鉴。     

一种新型海洋能发电轮机水动力特性研究

摘 要：海洋发电轮机所处的海上作业环境恶劣,设备易发生故障且维修困难。基于三维势流理论,并结合ANSYS-AQWA软件,对风、浪、流荷载联合作用下的海洋能发电轮机的水动力特性进行研究,得出了发电轮机在工作工况及极限工况下的运动响应特性。结果表明,浮体运动响应幅值的最大值分别发生在遭遇艏斜浪和横浪时;其中极限工况下的运动响应幅值是工作工况下的3-10倍。该装置经过循环改型后水动力性能良好,能够满足实际的工程应用,本文提出的计算方法可以作为一种快速预报装置水动力特性的校核手段,满足工程设计阶段的需求。     

Stability characteristics of ring-stiffened cylindrical shells under different longitudinal and transverse external pressures

Because ring-stiffened cylindrical shell structures have many merits, they are widely used in many areas. However, as the strength of steel increase continuously, ensuring of the structure stability is becoming more and more important. Therefore, it is necessary to carry on a more particular analysis. Based on the understanding and analysis of the characteristics of stability for a ring-stiffened cylindrical shell under uniform external pressure and under external single pressure, the characteristics under different cross uniform external pressures are analyzed, and the regularity of it is also gotten. The curve of stability given various geometrical parameters under different cross uniform external pressures is protracted by the analysis of the theory. The conclusion not only improves the theory structural mechanics, it also was important effects on engineering calculation and design.     

饱和潜水系统外围支持管系设计研究

饱和潜水技术是目前世界上潜水技术发展的最高技术,是一个国家综合实力的体现,在水下大深度救援、海洋施工与作业、海洋科学考察以及军事领域的应用越来越广泛,国内部分设计院所及船厂也都先后开始了饱和潜水支持船的设计研究及建造。饱和潜水系统复杂,控制精密,其系统的安全性直接决定了水下工程的成败,决定了潜水员的生命安全。文章以上海振华重工(集团)股份有限公司建造的145m饱和潜水支持船设计为例,首先简要介绍了该船饱和潜水系统的组成及布置,并在此基础上介绍了需要为饱和潜水系统提供支持的各种系统的设计情况,使得饱和潜水系统与母船各系统和谐地融为一体。希望本文的内容能为饱和潜水系统的自主研发提供一些参考。     

潜艇下潜过程中最小挽回深度的仿真分析

通过垂直面操纵运动仿真,得到了某型潜艇在以不同首倾角和航速下潜过程中的最小挽回深度,分析首倾角和航速对最小挽回深度的影响,潜艇在下潜过程中进行挽回操纵时应保持潜艇龙骨下水深大于最小挽回深度。     

淤泥质海岸波致液化及航道骤淤问题初步研究

研究波浪与淤泥海床相互作用导致的海床液化、体积冲刷和高浓度近底悬沙的层移输运问题。采用de Wit提出的液化判别条件及计算方法,结合连云港近岸波浪和淤泥力学特征,计算不同来波条件下淤泥质海床的液化深度;进一步考虑浑水中含沙量对流速的折减影响,计算液化层运移速度分布。计算结果表明,大浪条件下,淤泥质海床可能有较大的液化深度,但层移厚度不大。由于层移含沙量较高,在近底水流驱动下仍能形成较大的输沙率和一定规模的大风天航道骤淤。有关研究成果为海床稳定性分析和输沙计算提供了新的思路和方法。     

坦墙上土压力计算探讨

为寻求坦墙条件下土压力计算方法,建立坦墙土压力判别式,给出不同情况下坦墙主动土压力计算公式。对于填土水平时的坦墙,可采用朗肯理论或库伦理论计算土压力,前者计算简单方便,后者计算复杂;当填土面倾角等于土的内摩擦角时,由于墙背临界倾角等于零,即第2滑动面为通过墙踵的垂直面,因此,对于俯斜式挡土墙,无论墙背的倾角多大,须按坦墙情况计算土压力。     

负压非均匀分布边界条件下砂井地基固结解析

基于浅表层超软弱淤泥地基真空预压处理技术的特点,建立了浅表层超软弱淤泥砂井地基的固结理论。该理论的解析解考虑了浅表层超软弱淤泥地基真空预压处理技术所存在的负压非均匀分布的边界条件问题,更接近工程实际情况,计算精度可满足工程要求。