矿砂船舱口间甲板结构的可靠性评估

文章针对一艘舱口间甲板发生屈曲破坏的矿砂船,对其舱口间甲板结构进行横向压缩强度分析和可靠性评估。为建立一套初步的可靠性评估方法,首先,采用半解析公式计算舱口间甲板结构在不同破坏模式下的压缩极限强度,其最小值即为结构的临界应力,为强度评估提供依据。其次,基于改进的一次二阶矩法编写FOR⁃TRAN子程序,计算结构的可靠性指标,建立了基于舱口间甲板的横向压缩强度的可靠性分析程序。综合评估结果表明,舱口间甲板结构的强度储备不足以抵抗外部载荷,屈曲破坏发生起始于檐板和舱口间甲板,这与目标船的事故分析报告中的屈曲现象吻合。根据舱口间甲板结构的强度和可靠性评估结果,采取三种加强方案,权衡结构安全因子和结构重量从而得出较优的修复加强方案。     

有初始缺陷的球端盖壳的非轴对称弹塑性屈曲及其可靠性分析

球壳在均匀外压下失稳后对初始缺陷非常敏感。为了处理不可避免的随机初挠度,本文提出一种新的分析方法,该方法可以用于考虑初始缺陷和其它一切随机变量影响的可靠性分析。首先用结合中心有限差分的动力松弛法对有缺陷双曲簿壳进行了非轴对称弹塑性屈曲强度数值求解,在详细讨论收敛性的基础上,对临界初始变形形状和初挠度所在的最危险位置进行了系列参数分析,把结果回归成以柔度系数和初挠度幅值为参数的屈曲强度表达式。按试验数据校准抗破坏能力公式,最后用改进的第二类可靠性分析方法进行了计算,並与各国规范和标准作了比较,为从可靠性角度合理设计这类结构和制订育关规范提供了理论依据和有效的实用方法。本文提出的计算步骤将非线性分析、试验结果和可靠性分析连在一起,使分析方法更合理有效,它可推广到其他类似问题的研究中去。     

特征载荷下海工管状结构屈曲临界载荷分析

圆柱形管状结构在海洋工程领域中应用较多,在进行结构设计时,需重点关注其侧向受载时的屈曲强度问题。通过理论分析和数值模拟,对比研究径向线性载荷变化下圆柱壳的屈曲行为,以经典的Donnell壳体理论为基础,得到圆柱壳的屈曲控制方程,并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件。采用有限元软件ABAQUS对线性变化径压下圆柱壳的屈曲进行数值仿真。分析得出径厚比是径向线性分布载荷下圆柱壳屈曲临界载荷的主要影响因素,三角形径压下屈曲临界载荷值约为均布径压下屈曲临界载荷值的2倍。     

大型客滚船舱段屈曲和疲劳强度直接计算

[目的]客滚船是一种高技术、高附加值的船型。由于其结构的特殊性,目前各国船级社还未形成统一的有关客滚船屈曲和疲劳强度的计算规范。[方法]在充分分析客滚船结构特点的基础上,基于项目组自主研发的软件,依照挪威船级社(DNV)的客滚船屈服强度直接计算规范,并参考中国船级社(CCS)有关其他船型的相关规范,对某大型客滚船舱段进行屈曲强度、高级屈曲、热点疲劳3方面的直接计算,并详细介绍直接计算前处理设定方法,[结果]结果表明,目标舱段的屈曲强度、高级屈曲强度及疲劳强度的直接计算结果全部满足规范值。[结论]研究结果对大型客滚船的相关结构分析具有一定的参考价值。     

双壳体结构弹性屈曲后强度评估研究

对双壳体结构在过大横向压力下安全性和可靠性的评估,需要确认壳板板格的屈曲和整体结构屈曲后的状态。伴随近年来分析手段的进步和计算机系统容量的扩大,逐步解决这类复杂问题已成为可能。但是,这些分析尚未达到能有效地应用于实际设计阶段,因为就这种线性分析而言,整体船壳结构模型是太大了。为了能在可行的时间内有效地评估整个双壳体结构屈曲后的状态,通过采用与屈曲板格等整个壳体结构屈曲后的强度,从而达到优化布置和加强结构的设计。     

登船栈桥圆筒体屈曲分析

为研究登船栈桥圆筒体的屈曲性能,对圆筒体进行有限元屈曲分析,并对比屈曲理论分析、特征值屈曲分析和非线性屈曲分析的临界载荷计算结果,验证圆筒体结构的可靠性。研究加筋对圆筒体屈曲的影响,给出圆筒体加筋设计的合理建议。     

超空泡运动体圆柱薄壳屈曲可靠性分析

在水下高速运动的超空泡运动体,其所受轴向力非常大,容易发生结构屈曲问题.考虑到结构自身参数的不确定性,有必要对运动体结构进行屈曲可靠性分析.首先给出超空泡运动体圆柱薄壳舱段的受力模型,并运用半解析有限元法得到临界屈曲载荷.然后建立圆柱薄壳舱段屈曲安全余量函数,给出了临界屈曲载荷隐函数形式的敏度表达式,再用有限步长迭代法求屈曲可靠性指标.最后,通过算例分析了不同空化器锥角时的圆柱薄壳舱段屈曲可靠性指标随速度的变化趋势.     

基于共同规范的散货船屈曲强度评估

依据散货船共同结构规范的要求对某散货船船中区域主要结构进行屈曲强度直接计算,重点分析其屈曲强度,对不满足屈曲强度要求的板格进行加强,结果表明,共同规范对船体结构的要求更高。     

一种新型深潜器耐压壳的非线性屈曲计算

纵环加筋圆柱形耐压壳作为一种新型的耐压壳结构,之前对它的屈曲研究大多是基于线弹性理论的屈曲模态和极限承载力计算。由于没有考虑几何和材料非线性,计算值同实验值相差较大,要结合实验对计算结果进行修正。本文将非线性屈曲问题转变为线性静力学问题求解,对纵环加筋圆柱形耐压壳进行了非线性屈曲计算。具体数值计算工作使用专业计算软件完成。非线性屈曲计算结果在屈曲模态上与实验吻合,说明采用的计算方法是合理的。本文对具有不同程度初始缺陷的耐压壳进行了数值计算,证实初始缺陷越大承载能力越低。文中的计算方法和结论可为深潜器耐压壳的设计提供参考。     

组合载荷作用下有孔板的屈曲强度

舰船结构中的桁材和肋板腹板通常开有许多管系和穿舱孔，这些开孔在多数情况下会降低板的屈曲强度，而且它们对评价开孔对板的屈曲强度的影响非常重要。为了评价孔板的弹性屈曲强度，进行了一系列特征值分析。此外，邻接的无开孔板的影响也需要研究，原因是由于开孔所引起的应力集中，使其产生高应力区域和低应力区域。当在高应力区域发生屈曲变形时，屈曲强度降低，另一方面，当在低应力区域发生屈曲变化，屈曲强度增高；当一个设有大型水平防挠材的桁材腹板有开孔时，在无开孔的邻接板内产生高应力区域，在这种情况下，邻接板的屈曲将决定一个有孔腹板的屈曲强度；在某些情况下，船级社的规范计算公式对有孔板给出了比用有限元法分析的结果相对比较低的弹性屈曲强度。     

筒形基础屈曲强度及非线性有限元分析

为解决筒基屈曲强度的问题,使筒形基础得到更好发展,通过非线性有限元方法对于筒基的临界屈曲强度进行了分析,并结合工程实践对屈曲问题出现的原因进行了探讨,为日后此类问题的解决提供了宝贵的经验。     

复杂载荷作用下船体板格屈曲强度计算公式研究

分析复杂载荷作用下船体板格结构屈曲强度的影响因素,基于ANSYS软件APDL模块参数化建模,对这些因素进行相关性分析,排除无关参数,保留有关参数,得到屈曲强度的定性表达式。然后变更有关参数,得到不同的有限元模型,通过计算得到不同模型下的屈曲强度,分析大量数据,最终得到屈曲强度的定量表达式。该公式可以在工程上用于复杂载荷作用下船体板格结构的屈曲评估,具有重要的实用价值。     

UR-S11A对大型集装箱船结构设计的影响研究

国际船级社协会针对集装箱船的新标准UR-S11A已于2016年7月1日正式生效,其对大型集装箱船结构设计的具体影响值得研究。以一艘13 500 TEU集装箱船为例,首先分析了UR-S11A相比UR-S11和劳氏船级社(LR)规范在强度校核上的差异,然后通过对总纵屈服强度、屈曲强度和极限强度的研究分析了新标准对船体结构的影响。结果表明,UR-S11A对在0.3~0.4船长处船体梁的总纵弯曲和极限强度的要求更高,部分纵舱壁板与外板的剪切和屈曲强度以及双层底桁材纵骨的屈曲强度受新规范影响较大。     

Riks弧长法在压杆非线性屈曲分析中的应用

为了得到单轴压缩杆件考虑几何非线性时的后屈曲特性,介绍Riks弧长法的基本原理,并以工字钢为例,说明Riks弧长法在压杆非线性屈曲分析中的应用.结果表明,考虑初始缺陷后,压杆的屈曲强度大大减小,且屈曲强度对缺陷因子极为敏感.该研究可为单轴压缩杆件的非线性屈曲分析提供参考.     

基于CSR-H要求的加筋板屈曲评估方法研究

对CSR-H屈曲规范与现有规范在方法论上的差异进行分析,针对系列典型加筋板结构,对CSR-H规范、CSR-OT规范、CCS钢制海船入级规范中不同屈曲评估方法及EPM高级屈曲评估方法等进行数值比较研究。通过典型实船结构的屈曲强度评估和规范影响分析,分析CSR-H屈曲规范对于未来船体结构设计的影响。     

大跨度板架屈曲分析的非线性有限元法

大跨度板架作为客滚船、登陆舰等大型船舶的重要结构,其屈曲强度是船舶设计阶段需重点关注的。为了开发实用的屈曲强度分析方法,采用大跨度板架的等效简化结构,应用特征值屈曲分析,寻找结构在线弹性范围内的失稳临界点;采用ABAQUS/Explicit非线性有限元方法(NFEM)、考虑非线性因素,给出大跨度板架屈曲强度分析的理论及破坏分析的一般步骤。分析结果表明:采用简化的梁系结构,应用非线性有限元方法可方便地分析大跨度板架的屈曲问题。     

海底管道侧向屈曲分析

侧向屈曲是非埋设海底高温高压管道运行期间常见的失效形式.由高温和高压造成的管道轴向应力是导致管道侧向屈曲的主要原因.本文对管道侧向屈曲进行了数学解析分析,并给出了管道在实际运行状态下发生侧向屈曲时常出现的四种模态的力学分析结果.对某工程项目的海底管道进行了侧向屈曲的数值计算以验证其工程可靠性.从理论和工程实践两方面分析比较了控制侧向屈曲的各种方法.初步探讨了深水高温高压管道的侧向屈曲控制方法.     

船体结构屈曲强度评估方法的规范研究及应用

论述了船舶结构规范中应用的结构屈曲强度评估方法的规范,如二维屈曲规范指定性要求,三维有限元模型中高级屈曲方法及其技术发展等。对其中的高级屈曲方法中的两种不同方法论的技术背景,包括理论基础和实际应用情况做了阐述,并对其中的非线性有限元加筋板格极限强度分析工作做了阐述,及时掌握目前国际领域新技术新标准发展信息。     

侧向受载时船舶屈曲临界载荷数值的计算方法

传统Rankine源计算法对侧向受载船舶,屈曲临界载荷数值计算误差较大。对此,提出船舶屈曲扰动势临界载荷数值计算方法。建立船舶扰动势边界积分方程,计算船舶总体扰动势载荷值,对载荷值进行线性处理,将总体扰动势转变为侧向扰动势,对侧向扰动势进行自由面条件离散,获取船舶侧向受载时,屈曲临界载荷数值。仿真实验数据表明,与传统Rankine源计算方法相比,设计的扰动势临界载荷数值计算方法,计算纵向屈曲临界载荷值计算误差缩小19%,横向屈曲临界载荷值计算误差缩小27%,屈曲载荷数值计算精确率更高。     

纵向轻围壁屈曲对船体总纵强度影响分析

出于总布置分舱和防火的需要,纵向轻围壁较为普遍地出现在各类船舶中。文中针对一全船有限元总强度分析中的纵向轻围壁的稳定性设计问题进行讨论,运用后屈曲理论分析其屈曲后的承载能力,并结合微分法分析其屈曲后对总纵强度的影响。提出了纵向轻围壁屈曲后的设计思想,可为纵向轻围壁的优化设计提供参考。