简支截顶圆锥壳固有振动特性分析及仿真验证

采用 Donnell运动方程和幂级数法,计算两端简支的截顶圆锥壳各阶周向模态下的前2阶固有频率,通过数值计算和有限元仿真对比,研究幂级数法计算圆锥壳固有频率的收敛性和准确性。此外,分析了壳体参数对前2阶固有频率的影响。     

简支截顶圆锥壳固有振动特性分析及仿真验证

  目的  为了提高结构第1阶总体弯曲模态频率并降低低频范围纵横加筋圆锥壳尾端处的加速度总级,建立纵横加筋圆锥壳振动特性多目标优化设计的数学模型。  方法  采用有限元软件ANSYS对纵横加筋圆锥壳进行参数化建模,分析结构的振动模态以及在纵横加筋圆锥壳尾端施加垂直向下单位集中力情况下结构的响应。以Matlab为平台,使用遗传算法和宽容排序法对纵横加筋圆锥壳振动特性进行多目标优化求解。  结果  结果发现随着宽容度以及目标重量的增大,最优方案结构载荷处的加速度总级减小;单目标优化对于同一个目标值可以有多个方案与之对应。  结论  研究结果可为加筋圆锥壳结构声学设计提供参考。     

截顶圆锥壳的自由振动分析

本文基于Ｄｏｎｎｅｌｌ壳体理论导出了截顶圆锥壳体的振动方程，给出了方程的害虫级数解，并讨论了材料各向异性，壳体变厚度最后通过模态分析了确定一加肋锥壳的振动参数。     

基于迁移矩阵法的锥柱结合壳固有振动特性分析

基于迁移矩阵法给出了圆柱壳、圆锥壳以及锥柱结合壳的运动矩阵方程,给出了精细积分以及Runge-Kutta-Gill法的矩阵方程求解方法,大幅提高了求解精度及效率。进一步以不同边界条件下圆柱壳、圆锥壳和锥柱结合壳为算例讨论了锥柱耦合后圆柱壳及圆锥壳自身振动频率的变化。算例结果与有限元软件Ansys对比,验证了本文矩阵方程及求解方法的可靠性。     

加筋圆柱壳与圆锥壳屈曲特性样条元分析

本文用样条元分析加筋圆柱壳体和圆锥壳体在静水压下的屈曲特性,利用样条函数的数学性质导出结构屈曲特性分析的各步长矩阵,将等步长样条元推广为变步长,计算了加筋圆柱壳体和圆锥壳体在小变形和大变形情况下的屈曲值。讨论了纵向尺寸和间距变化对其屈曲压力的影响,并与其它经典算法进行了比较。     

圆锥壳和圆柱壳声辐射模态特性比较

单层加筋圆锥壳和圆柱壳是舰艇结构中最常见的结构,其噪声的辐射也受到广泛关注.本文以有限元法和边界元法为基础,在中、低频段研究比较了水中单层加筋圆锥壳和圆柱壳声辐射模态特性.对于相同尺寸的圆锥壳和圆柱壳而言,圆锥壳前10阶模态占主导时的频率f0高于圆柱壳的f0,并且辐射效率随着阶数的衰减要比圆柱壳的衰减快;圆锥壳的辐射效率总体高于圆柱壳的辐射效率;圆锥壳和圆柱壳的声辐射模态振速分布有着相同的规律,为振动噪声的主动控制提供了一些参考.     

某钻探船总体振动固有特性研究

为避免船舶共振情况的发生,采用三维有限元法对某钻探船进行了总体振动频率计算分析.借助PAT-RAN/NASTRAN软件建立整船三维有限元模型,结合船舶设计初期的重量重心分布直接分析计算.研究了钻探船全船固有频率与固有振型,将全船固有频率与船上振动激励源的激振频率进行对比分析,得到船体总振动固有频率储备系数.经计算,该船...     

环肋圆锥壳基座振动传递的粘弹性阻尼控制技术研究

敷设粘弹性阻尼材料是船舶结构进行减振降噪的一种有效方式。该文利用有限元迭代法对具有频变特性的粘弹性材料的振动响应进行计算,并验证了计算方法的正确性。同时对粘弹性阻尼材料在带有环肋圆锥壳基座结构的敷设方法进行了研究。研究结果表明对基座的腹板敷设约束阻尼层结构可有效地降低整个结构的振动响应。     

环肋柱壳在流场中振动特性分析

本文对密加肋的柱壳采用正交各向异性理论,将环肋“平摊”在整个柱壳上,用速度势来描述流场,通过流固交界面处的速度和位移的连续性条件,采用Flügge壳体理论建立了水动压力和柱壳的流固耦合振动方程。对两端简支的环肋柱壳在流场中的振动特性进行了研究,讨论了环肋尺寸变化、布置形式以及静水压力和水动压力对固有频率的影响。并对有关文献的理论和实验结果进行了比较,表明本文方法的结果是比较准确的。     

复合材料加筋夹层板动力学固有特性影响因素分析

以复合材料加筋夹层板为研究对象,基于有限元分析,对不同加筋结构方案、加强筋不同宽高比以及不同加强筋芯材对其固有振动特性的影响规律进行了研究。在总重量相当条件下,对比分析了一字型、十字型、卄字型及井字形等四种不同加筋结构方案夹层板的静刚度特性及固有振动特性;以一字型加筋板为研究对象,以加强筋横截面面积为优化约束条件,研究了不同宽高比加强筋对加筋板固有振动频率的影响;对比探讨了一字型加筋板中加强筋芯材弹性模量的变化对结构固有振动特性的影响规律。结果表明：适当选择加筋形式、加强筋宽高比以及加强筋芯材能够有效提高复合材料加筋夹层板的静刚度特性及固有振动特性,为复合材料夹层板的工程应用与改进提供了参考。     

单折线体外索对简支钢梁自振频率的影响

结构的自振特性关系到结构的健康安全,预应力系统作用到结构上会影响结构的自振频率.为考察体外预应力索系统对简支钢梁自振频率的影响,基于预应力系统作用机理并采用能量法建立了单折线布索型预应力钢梁的动力方程,求解此方程得到自振频率的计算公式,用此公式对一典型单折线索钢梁的一阶频率进行了计算,并与有限元模拟结果进行对比.结果表明:公式计算结果与有限元模拟结果基本一致,可用于工程设计.在此基础上,还得到了索预拉力、偏心距和截面积对梁自振频率的影响规律,为调节单折线布索型预应力钢梁的自振频率提供了理论依据.     

敷设去耦层水下简支撑板的振动特性

将去耦层等效为弹性元件,利用简正模式法推导出重流体作用下敷设去耦层的有限薄板在点激励下的均方速度和干面均方速度插入损失。理论分析得出,在低频区域(k0a<<1),去耦层对板的振动影响较小;在高频区域(k0a>>1),敷设去耦层后板的振动趋向于真空中的振动,因此敷设后板的振动相对未敷设的板是放大的。随着去耦层的阻尼因子增加,放大现象减弱。     

Ultimate strength assessment of simply supported pitted platings: A new stochastic approach based on Monte Carlo simulation

The ultimate strength assessment of platings affected by random corrosion wastage is a key factor for the reliable design of new ships and the structural health monitoring of aged structures, as pitting corrosion wastage significantly affects the ultimate capacity of platings under compression. In this respect, significant efforts have been undertaken in the last decade to assess the ultimate strength drop-off of pitted platings under compression and several interpolating design formulas, based on a large number of FE simulations, have been developed. Nevertheless, current Rules and guidelines don't provide any explicit strength check criterion for pitted platings. Hence, the main aim of current research is the development of a new framework for the ultimate strength assessment of pitted platings, based on a stochastic approach and the endorsement of Monte Carlo simulation. A new formula, which allows evaluating the statistical properties of the plating ultimate strength in presence of random corrosion wastage, is developed. Subsequently, a benchmark study is carried out, to compare the new formula with the existing ones available in literature and a wide set of FE simulations, carried out by Ansys APDL. Current results are discussed, and the effectiveness of the new formula is verified.     

自由杆对简支梁的多次弹塑性撞击

文章将单轴压缩模型应用于模拟多次撞击和分离过程中接触区的弹塑性接触行为,推导了弹性杆和弹塑性梁的动力学方程,并采用有限差分方法加以求解,研究了弹性自由杆撞击弹塑性简支梁的全过程。研究发现,整个撞击过程实际上是一个复杂的多次弹塑性撞击过程,存在两个以上的明显撞击区,每个撞击区包含了形式多样的复杂的次撞击过程。相对于第一个撞击区,剩余撞击区的撞击冲量不可忽略,所以多个撞击区将对撞击系统的物理行为产生重要影响。撞击产生的纵向应力波在弹性杆中的传播和反射,直接影响多次弹塑性撞击行为,使得撞击过程初期出现了撞击力突降为零的现象。杆撞击端曲率对第一次撞击力峰值的影响明显,但对整个撞击过程中动力学特征的影响有限。     

FRP筋混凝土简支深梁力学性能试验研究

为解决海港工程中钢筋混凝土结构钢筋锈蚀问题,采用纤维增强塑料筋(FRP)代替传统钢筋,开展了不同配筋情况下FRP筋增强混凝土深梁的力学性能试验,对FRP深梁在荷栽作用下的截面特性、裂缝宽度、极限承载力和破坏形式等力学特性进行深入研究,为进一步在工程中开展应用提供了试验参考.     

梯形载荷作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

基于应力函数法,对梯形分布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲问题的解析解进行了研究。首先引入了一个应力函数,根据平面应力问题的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了应力函数及各向应力的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了各向应变与位移的显式解析表达式。在算例中,分别采用文中方法和经典理论对均质各向同性梁进行求解,验证了文中方法的正确性;并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数 n 对应力和位移分布的影响。     

装配式高桩码头全简支梁水平力传递性能

全简支梁结构具有快速装配的优点,但由于对其水平力传递性能研究不足,在装配式高桩码头中应用较少。通过有限元模型计算对比,分析了全简支梁结构受水平集中力情况下码头结构的位移分布规律。结果表明：全简支梁体系对码头结构水平力传递性能削弱的影响较小,在面层连续的情况下能有效传递水平力,是可行的装配式技术方案。采用全简支梁体系的高桩码头结构宜在《码头结构设计规范》规定的基础上,将水平力分配系数及计算位移值适当提高。     

On the vibrational characteristics of a two-tier scaled container stack

It is estimated that around 10,000 containers are lost during maritime transportation every year, representing an economic loss to the liner industry. Regulations and norms used to calculate values to secure them to the ship’s deck account for static loads only, neglecting more realistic conditions. This paper describes an approach to simulate a two-tier scaled model of a 20-ft ISO freight container and its linking connectors, denominated twist locks, subject to a dynamical load induced by its base. To analyze this problem two methods were employed: a shaking table test and finite-element analysis. Results of this study indicate that the numerical model built to simulate two-tier container stack dynamics is a promising tool for further studies. Moreover, the model is able to predict conditions close to real situations faced by container stacks while stored on deck.