破损船体极限强度非线性有限元分析

本文基于通用有限元系统,结合船体破损机理和初始缺陷处理方法,建立船体极限强度非线性有限元分析的完整框架.利用对水面舰船和双壳油船极限强度模型试验的比较验证,合理解决非线性有限元分析的关键技术,并对完整和破损船体极限强度进行非线性有限元法分析.然后,在模型试验和非线性有限元分析的基础上提出面向设计的适合破损船体和双向弯曲状态的船体极限强度分析的改进解析方法.     

船体梁极限强度非线性有限元计算方法研究

文章针对Dow 1/3比例护卫舰模型,进行多种方案的船体梁极限强度非线性有限元计算,通过与Smith方法和模型试验结果的对比分析,研究船体梁极限强度非线性有限元建模技术,给出一种较为准确高效的船体梁极限强度非线性有限元计算方法。对于完善《船体梁极限强度的非线性有限元方法计算指南》具有一定的参考价值。     

挖泥船破损强度分析研究

对单长泥舱布置的挖泥船进行舱段破损强度分析。应用传统理论方法对船舶破损后的载荷进行计算,根据CCS的《钢质海船入级与建造规范》(2004)计算船舶两种工况的弯矩剪力,通过建立船舶舱段非线性有限元模型,计算舱段的极限强度。对以上三种计算结果进行比较分析,得出相关结论。     

破损船体极限强度估算

本文在破口尺寸及结构进入塑性状态范围为已知的前提下，用塑性分析的方法，对破损船体结构的极限承载能力作了分析，同时，也考虑了可能发生的屈曲现象的影响。本计算结果可作为舰船生命力，可靠性研究的依据。     

船体梁结构强度的非线性有限元分析

对于船体梁结构强度研究采用传统方法分析结果精准度较低,为了解决该问题,提出了基于显式的非线性有限元分析。采用模拟箱型梁边界条件作为边界研究基础,根据船体梁结构受到载荷作用材料易变形性质,对不同条件下的结构稳定情况展开分析,获取边界条件是自由支持的特征信息。利用动态分析方法模拟静力加载过程,并使用显式算法进行求解。在时间上显式船体梁结构前推速度和位移,添加100 N集中力作为参考载荷,引入一阶屈曲模态作为初始扰动,进行非线性极限强度分析,由此获取压杆所能承受最大临界值,完成对船体梁结构强度的非线性有限元分析。通过实验对比结果可知,该方法比传统方法分析结果精准度高,为船舶结构设计提供参考。     

船体破损后总纵剩余强度预报

阐述采用符拉索夫拉沉性计算方法解决破损船舶总纵强度计算中的外载荷和破损模型等问题。研究破损船舶问题是在不沉性理论基础上进行的。首先从研究在静水中既朋纵倾又有横倾时船舶浮态参数入手，进而研究静置在波浪上的船舶浮态参数、波浪弯矩和波浪剪力。     

水面舰船破损后船体总纵强度预报

本文主要述及水面舰船在执行任务过程中遭到损伤,在严重破损状况下舰船船体结构尚存承载能力的探讨。运用常用的极限弯矩强度计算方法对破损后的水面舰船进行程序化的船体总纵强度预报。     

破损船体总纵弯曲强度的修正等值梁法

破损船体破口处存在应力集中,等值梁法不能解决破口应力集中问题。用有限元法研究了船底加筋板格破口的应力分布规律,分析了在矩形、尖角矩形、圆形三种典型破口下的应力集中系数,将破口的应力集中系数分解为平板应力集中系数和骨材作用系数,根据它们的递变规律,提出应力集中系数的一种简化的算法;考虑破口的初始应变和破口进入非弹性阶段后材料的非线性,对破口弹性应力集中系数进行修正并拟合了修正公式;最后提出了采用等值梁法求船底基准应力,结合破口的应力集中系数和破口应力分布规律来计算破损船体总纵强度的方法,对等值梁法的计算结果进行修正,使破损船体强度校核更加真实可靠。算例表明该方法简单可行且具有较好的精度。     

焊接残余应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响

耐压球壳通常采用焊接方式将两个半球壳连接成整球,在焊缝处产生的接近材料屈服强度的焊接残余应力对球壳的承载能力有多大的影响,是否需要做焊后消除残余应力处理,将直接影响球壳的安全性和生产成本。而现有对球壳极限强度计算,无论是理论计算还是数值计算,均只考虑了球壳初始缺陷中的几何缺陷对球壳极限强度的影响。该文将在现有的耐压壳极限强度设计公式基础上,采用数值计算的方法对耐压球壳的焊接过程进行数值模拟,得到焊后球壳的焊接残余应力分布,并在此基础上考虑残余应力对球壳极限强度的影响,结果表明,对于大潜深厚球壳,焊接残余应力对耐压球壳承载能力影响不显著,为大深度潜器耐压球罐是否需做焊后消除残余应力处理提供了一定的参考依据。     

大型液化天然气船船体极限强度研究

船体极限强度是大型液化天然气(LNG)船海洋环境适应能力的显示指标,而薄膜型LNG船的船体结构具有大舱容和较强的箱形凸起甲板等特点。为了精确评估大型LNG船的船体极限承载能力,文中采用具有代表性的解析方法、简化方法、理想结构单元法和非线性有限元法进行比较研究。首先介绍了上述方法的基本原理和计算步骤。然后以大型LNG船的船中肋骨间结构为研究对象建立了精细的计算模型,并对计算结果进行了比较分析。最后,按法国船级社规范要求对大型LNG船极限强度进行了校核。研究结果表明,文中给出的计算方法适合于大型LNG船的船体极限强度评估,而凸起的箱形甲板显著提高了大型LNG船中垂和中拱极限弯矩比值。     

破损船体剩余极限强度的影响参数与敏感度分析

在对破损船体剩余极限强度的影响参数进行分析的基础上,提出了一个对破损船体剩余极限强度影响大小的衡量指标-敏感度.根据这一衡量指标,逐一分析不同破损状态对破损船体剩余极限强度的影响程度.针对不同的船型,对破损船体剩余极限强度的影响参数进行了分析及计算,并给出了一条实船的计算结果,最后得出了一些有应用价值和指导意义的结论.     

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。     

船体梁扭转极限承载能力的有限元分析

在船体梁扭转极限承载能力的有限元计算中,对于比较大而且形状复杂的结构,需要采用足够多的单元数来模拟其真实的破坏模态,因而会耗费大量的CPU计算时间和硬盘空间,并且往往因为单元数太多而使数值计算变得不现实.本文采用弹塑性有限元对箱形薄壁梁进行了一系列扭转屈曲数值计算,分析了不同参数对箱形薄壁梁极限扭矩的影响,根据计算结果提出了一个修正粗糙网格有限元计算结果的修正系数,采用此修正系数可以在数值计算中节省大量的CPU计算时间和硬盘空间.     

K型、双K型圆管相贯节点极限承载力的非线性有限元分析

利用非线性分析的有限元方法对K型和双K型圆管相贯节点进行了数值计算，揭示了节点极限承载力随各几何参数的变化规律及主管作用荷载对节点极限承载力的影响，分别绘制出各影响参数的载荷一位移曲线，并将分析结果和钢结构标准GB50017—2003进行了比较，所得结论供工程设计参考应用。     

含初始变形船体加筋板有效宽度及剩余极限强度研究

为了评估舰船结构损伤后的剩余强度,对船体加筋板出现初始几何变形后,参与总纵强度的有效宽度和加筋板剩余极限强度进行研究。将加筋板受到垂直于平面压力后的变形,作为其初始几何变形,改变变形的方向和大小,利用有限元软件Ansys对加筋板结构进行线性和非线性分析。定义了板有效宽度计算方法,对不同变形方向和变形幅值时板的有效宽度和加筋板的极限强度进行对比分析,并拟合得到了计算板有效宽度和加筋板极限强度的经验公式。结果表明,初始几何变形会削弱加筋板结构的强度。在对损伤后船体结构强度进行分析和校核时,提出的经验公式可以直接用来计算板的有效宽度和加筋板的极限强度。     

均匀受压含裂纹损伤加筋板的极限承载能力分析

  目的  长期服役于恶劣海洋环境中的船舶与海洋工程结构,不可避免地会产生裂纹和点蚀,这些损伤会对结构的极限承载能力产生较大影响。为探讨裂纹、点蚀同时存在时对结构承载能力的影响,  方法  采用非线性有限元法开展含裂纹、点蚀损伤的加筋板在轴向压载作用下的极限强度研究。在讨论网格尺寸对含裂纹、点蚀损伤加筋板极限强度影响的基础上,开展裂纹点蚀坑相对位置、点蚀数目、裂纹长度对含裂纹、点蚀损伤加筋板剩余极限强度的影响。  结果  计算结果表明,裂纹长度、点蚀的增加会使加筋板的剩余极限强度下降明显。  结论  这些结果可用于指导全寿期船舶与海洋工程结构的设计与维护。