轴肩过渡曲线设计及应力集中分析

分析单曲率圆弧、双曲率圆弧、三曲率圆弧、椭圆和流线形等多种轴肩过渡曲线的设计方法,利用有限元软件Abaqus对这些曲线进行建模分析。对于单曲率圆弧,应力集中系数和应力集中角度随着过渡半径的增大而减小,但是应力集中系数减小的效果并不十分明显。流线形过渡曲线基本消除了应力集中,其应力集中系数仅为1.004。双曲率圆弧、三曲率圆弧和椭圆过渡曲线也都将应力集中系数降低到1.05以下,适于实际工程应用。     

基于ANSYS的传动轴应力集中系数优化

针对非冰区船舶进行冰区改造轴系计算时传动轴的瞬时扭矩超出轴的极限扭矩的问题,提出一种通过优化法兰与轴的过渡圆角来减小轴应力集中系数的有限元计算方法.以208000 DWT散货船传动轴为例,进行法兰和轴的过渡圆角优化分析,结果表明,法兰和轴采用多圆弧连接形式比单圆弧连接形式更能有效减小轴的应力集中系数,且多圆弧过渡形式中过渡圆角和半径对应力集中系数有明显影响,通过有限元对过渡圆角和半径进行优化计算,得到了最佳的多圆弧连接方式.     

对接接头焊趾应力集中有限元分析

研究焊缝几何参数对应力集中的影响,对于提高焊接结构疲劳强度有重要的意义.本文采用有限元方法,计算了双侧对称加强高和单侧加强高的对接接头焊趾处的应力集中系数,分析了几个主要参数,包括焊趾倾角、焊趾过渡圆弧半径和板厚对于应力集中系数的影响,研究了焊趾处应力集中沿板厚方向的变化情况,在分析大量计算结果的基础上给出了估算两种形式的对接接头应力集中系数的经验公式.结果表明,减小焊趾倾角,增大过渡圆弧半径,可以减缓焊趾处截面形状的变化,改善焊趾处的应力集中;板厚的增加使得应力集中系数增大.并且单侧加强高的对接接头应力集中系数小于双侧对称加强高对接接头的,其减小幅度只与θ有关.     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型,通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数,分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡,三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%,持续运转扭振许用应力提高了38%,瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型，通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数，分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡，三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%，持续运转扭振许用应力提高了38%，瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。     

潜艇耐压舱室过渡段结构型式的探讨

为了探讨潜艇不同直径的耐压舱室过渡段结构型式的最优设计,利用工程计算方法和有限元方法,分析过渡段结构的应力集中,提出了能够使不同直径圆柱壳光滑过渡的结构形式--双圆弧式过渡形式.计算结果表明:双圆弧式的过渡形式能使不同直径圆柱壳两端连接处消除应力集中和改善过渡段应力分布.     

高桩码头变壁厚钢管桩环向焊缝应力集中系数研究

本文运用数值模拟的方法,建立非等壁厚钢管桩数值模型,通过改变过渡段长度,在弯矩作用下,得到过渡段长度对焊接位置处应力集中系数的关系,并对相应的理论公式做出修正。研究发现,在非等壁厚钢管焊缝位置处设置过渡段有利于降低焊缝位置处的应力集中系数,当钢管的直径在1 m~2.5 m之间时,应力集中系数下降幅度约为5%,当钢管直径取2.5 m~4 m之间时,应力集中系数下降幅度约为8%。说明钢管的直径越大,设置过渡段的效果越明显,该研究为进一步探析钢管桩焊接过程中的应力分布形式提供了参考,也为分析钢管桩焊缝的疲劳寿命打下基础。     

长甲板室端部应力集中分析及优选设计研究

针对长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处的应力集中问题,采用结构有限元数值分析方法,探讨在空间布置受到限制的条件下,应力集中交界处圆弧型肘板臂长、圆弧半径等参数变化对应力分布和大小的影响,并得到降低应力集中系数的圆弧型肘板参数的最佳值。文中根据研究结果,对某艘实船的长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处圆弧型肘板进行优选设计,有效地降低了该处的应力集中水平。     

长甲板室端部应力集中分析及优选设计研究

针对长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处的应力集中问题,采用结构有限元数值分析方法,探讨在空间布置受到限制的条件下,应力集中交界处圆弧型肘板臂长、圆弧半径等参数变化对应力分布和大小的影响,并得到降低应力集中系数的圆弧型肘板参数的最佳值。文中根据研究结果,对某艘实船的长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处圆弧型肘板进行优选设计,有效地降低了该处的应力集中水平。     

数控编程中尖角过渡问题的探讨

简要讨论了采用直线过渡方式和圆弧过渡方式进行工件轮廓尖角过渡处理的基本原理和编程方法,深入分析了两种尖角过渡形式对工件转角处的加工质量、加工效率和刀具耐用度等的影响和在数控编程中的应用范围。     

船舶结构用铝—钛—钢复合过渡接头疲劳性能研究

铝－钛－钢爆炸复合板作为新型舰船结构铝合金，钢之间连接过渡接头取代传统的铆接连接具有优越的连接性能和施工工艺。本研究模拟实际应用条件，测定了其焊接前后在固定应力水平下的弯曲疲劳寿命和弯曲疲劳Ｓ－Ｎ曲线，并运用计算机得到Ｓ－Ｎ曲线的回归方程，为复合过渡接头疲劳寿命的预测和最大应力的控制等提供了依据。     

矩形凸肩板拉伸和弯曲时三维应力集中

根据Hellinger-Reissner原理建立了具有一个无外力直表面的三维杂交应力元,将它和具有一个无外力圆柱面的三维杂交应力元联合,可以在相当粗的网格下有效地分析矩形凸肩厚(薄)板的三维(及二维)应力集中.     

基于ANSYS的十字接头焊应力集中系数研究

利用ANSYS有限元软件的参数化设计语言(APDL)编程进行数值模拟计算,研究了十字接头工作应力分布及应力集中系数的影响因素,得出一系列应力集中系数样本。通过对样本进行曲线拟合分析,得出与实际基本一致的应力集中系数变化规律,从而证明ANSYS可以辅助实际工艺的优化。     

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。     

混流泵叶轮轴面流道设计及轴面速度场的求解

基于Ωu=0的二元理论,用Matlab编程实现轴面速度场求解。采用五点四次Bezier曲线绘制混流泵叶轮的轮缘、轮毂轴面流线。轴面流道的进出口边取为垂直于旋转轴线的直线,采用等分进出口边间隔的方法划分准正交线,最后采用等分准正交线绕旋转轴一周所得圆环面积的方法获得了初始轴面流线。采用流线迭代法求解轴面流线,引入松弛因子T,有效地保证了计算的收敛。该方法可提高轴面流道的设计效率,较为精确地求解轴面速度场,为叶轮叶片的快速准确绘型奠定技术基础。     

船舶舷侧细节结构的热点应力计算中的不确定性因素研究

疲劳是船舶结构一种重要的失效模式。在过去的十多年间，涌现出了一些不同的疲劳强度的评估方法，其中S－N曲线法在船级社中得到了广泛的应用。但是，仅就S－N曲线法中的热点应力法而言，不同的组织和个人所预报的疲劳寿命通常也存在很大差异，而计算所得的热点应力集中系数的不同是产生这些差异的一个重要影响因素。本文运用有限元比较研究的方法，对某船舶舷侧细节结构的热点应力计算中可能存在的不确定因素进行了综合分析。通过采用不同的单元类型，不同的建模方法以及不同的有限元软件ABAQUS和ANSYS，得出了相关结论，为正确计算此类船舶结构细节的热点应力提供了指导。     

基于离心试验和数值模拟的加筋高陡边坡综合分析方法

以重庆港某码头工程陆域加筋边坡为原型,采用离心模型试验和数值模拟相结合的综合分析方法,研究加筋高陡边坡的加筋机理及稳定性。离心模型试验结果表明：加筋边坡与无加筋边坡的破坏模式不同,无加筋边坡坡肩垮塌,而加筋边坡在1/6~1/3边坡高度处出现应力集中;边坡填料尤其是边坡中、下部填料的强度性质对边坡的安全系数起决定性的作用,如果仅将边坡上部变为强度较低的填料,加筋边坡安全系数变化甚小。数值分析方法先进行离心模型试验验证,再用于分析计算原型加筋边坡的安全系数和应力位移场分布,保证了数值分析计算结果的正确性,研究成果为设计提供了技术支持。本研究方法可作为研究加筋边坡工程或其他岩土工程参考。     

Study on hot spot stress distribution of three-planar tubular Y-joints subjected to in-plane bending moment

The three-planar tubular Y-joint (3Y-joint) is the main part of the fatigue assessment of tripod substructures of offshore wind turbines (OWTs). As typical multiplanar tubular joints, 3Y-joints are affected a lot by multiplanar interaction between braces. Moreover, the locations of hot spot stress (HSS) can vary considerably under different load types. Thus, the distributions of stress concentration factor (SCF) and multiplanar interaction factor (MIF) along weld toe curves are necessary to calculate HSS. Considering these requirements, this study focuses on the 3Y-joint considering the wide application of the tripod substructure of OWT. A finite element (FE) analysis method is introduced and validated. Then, a numerical database is established covering common ranges of parameters used in practice. The SCF and MIF of 3Y-joint under in-plane bending moment are analyzed. Distribution formulas are proposed and proved suitable for calculating HSS in engineering design.