加肋轴对称旋转壳非线性稳定性分析

应用Total Lagrange描述、弹塑性本构关系及非线性壳体理论,建立加肋轴对称旋转壳的非线性稳定性分析的控制方程.将所求得的控制方程应用于截锥壳单元,推导出截锥壳单元的非线性稳定性分析的有限元列式,用截锥壳单元离散和逼近加肋轴对称旋转壳,构成有限元分析模型,从而建立了分析加肋轴对称旋转壳稳定性分析的有限元模型.应用所获得的有限元列式,由平衡路径追踪,求出结构的弹性极值点载荷和弹塑性极值点载荷,将所求得的极值点载荷适当地划分成多个载荷步,求出相应的位移增量,在每一个增量步作特征值分析,由特征值分析求出非线性失稳临界载荷.文中分别将本方法与材料的弹性本构关系和弹塑性本构关系相结合,采用Crisfield圆弧加载法对某精车模型进行平衡路径追踪,得出了该模型的弹性极值点载荷、弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷.所求得的弹塑性极值点载荷和弹塑性失稳临界载荷与模型实验测试值均吻合较好,其中弹塑性失稳临界载荷值与实验值更为接近.从而证明:本文方法可直接求出加肋轴对称旋转壳的弹塑性失稳临界载荷,而勿须使用Cg、Cs系数进行修正.     

缩减弹性模量有限元法计算加肋轴对称组合壳的极限载荷

将缩减弹性模量的思想融入基于轴对称壳单元的有限元分析,建立缩减弹性模量有限元法,计算加肋轴对称组合壳的极限载荷。建立壳单元弹性状态、局部屈服状态和截面屈服状态的判断条件;提出弹性模量调整策略和组合壳极限状态的判断方法,实现对加肋轴对称组合壳的塑性极限分析。编制了计算程序,算例表明该方法计算时间省,计算精度较高。     

计算加肋轴对称组合壳塑性极限载荷的修正弹性补偿法

将修正的弹性补偿法应用到基于轴对称壳单元的有限元分析中,建立求解加肋轴对称组合壳极限载荷的计算方法.该方法通过改变壳单元和肋骨单元的弹性模量,获得一系列静力容许应力场,从而确定加肋轴对称组合壳的极限载荷.应用Fortran语言编制了有限元计算程序,算例证明本文方法有较高的效率和计算精度.     

外壳板采用纵骨加强的双层加肋圆柱壳水下声辐射分析

建立了外壳板加纵骨的双层加肋圆柱壳水下声辐射计算方法，计算模型采用Donnell壳体理论，考虑了环肋、舱壁和实肋板对内外圆柱壳的径向、切向、纵向反作用力以及纵向反弯矩，利用傅氏变换和模态展开在波数域建立了计算模型的声弹耦合控制方程。推导了所有结构部件以及水介质的速度阻抗表达式，采用数值计算方法在波数域求解出径向振动速度，利用稳相法得到远场辐射声压。研究表明，如果纵骨沿圆周均匀排列，则纵骨的存在不导致圆柱壳周向模态耦合，纵骨加强的双层圆柱壳水下声辐射计算可以大大筒化。采用文中方法研究了环频率以下外壳板加纵骨的双层加肋圆柱壳水下声辐射特性，计算表时：在较低的频率段，外壳板采用纵骨加强使双层加肋圆柱壳水下辐射声压增大；增大纵骨刚废，结构辐射声压也相应增大；纵骨间距对双层加肋圆柱壳水下声辐射影响比较复杂，辐射声压谱随纵骨间距变化较大，而总声级变化不明显。     

加肋圆柱壳声学相似性试验

本文通过相似的有限长加肋圆柱壳模型在空气中受激振动和水中辐射声功率的相似性试验，验证了文献[1,2]采用有限元和边界元方法提出的弹性结构振动和水下声辐射的理论相似关系。从加速度传感器测量的振动加速度响应中得到的模型前10阶模态频率表示为无量纲频率ωl/E/ρ，它们与理论结果比较，不同模型同阶无量纲频率的最大相结偏差小于5％。测量的振动加速度以al^3ρ/F进行归一化处理，结果基本符合理论相似关系，对加速度进行多点平均或宽频带处理后，试验结果与理论结果更加符合，三个模型在测量频段内的归一化加速度级相差2dB左右。参照空气声学中的方法，在水池的半混响环境中测量模型的水下辐射声功率，为此围绕模型选择一个测量面，由测量面上的声压和水池的混响时间估算辐射声功率，并以ωl^2/F^2进行归一化处理，结果表明在高频段模型的归一化辐射声功率级相差1－2dB。模型设计和试验时，缩比因子λ、谱级倍频程数K和频率移动的频带数N应满足关系2^N/K=λ。     

加肋轴对称组合壳稳定性的一个特殊问题——肋间壳板"诱导"失稳

文章对凹型加肋锥-环-柱结合壳稳定性进行了模型试验研究,观察到凹环壳段失稳的一个特殊现象.通过对这一特殊现象的深入分析,作者提出肋间壳板"诱导"失稳的概念,并对"诱导"失稳产生的条件及其特性进行了探索.     

激励力对水下加肋圆柱壳声振特性的影响

利用有限元和边界元方法,研究了激励力对水下加肋圆柱壳振动及声辐射特性的影响。首先分析了加肋圆柱壳受激后的水下声辐射,计算结果与实验值误差小于40%;然后在加肋圆柱壳端面圆心处和侧面母线中点处分别施加轴向、径向和切向的单位激励,讨论了不同位置各个方向的单位激励对水下加肋圆柱壳振动及声辐射的影响.结果表明:在端面圆心处受单位激励时,轴向激励比径向激励产生的振动及声辐射更强,在侧面母线中点处受单位激励时,激起的振动及声辐射,径向最高,切向次之,轴向最低。     

环向П型加肋圆柱壳结构研究

环向П型加肋圆柱壳结构是潜艇ＡＩＰ系统中解决液氧存放的一种可选途径。本文利用有限元法对这种结构的强度和稳定性进行研究,指出了该结构与普通环肋圆柱壳的不同特征。     

弹塑性板壳结构非线性有限元分析

本文根据塑性流动理论的基本公式，由隐式积分导出了与路径无关的变量更新算法和一致切线模量。采用单元广义应力应变直接离散塑性流动定律，构造了杂交应力单元一致切线刚度矩阵的显式表达式，编制了结构有限元程序ＳＡＦＥ，并对弹塑性非线性屈曲和极限承载能力进行分析计算，得到了一些有用的结论。     

带纵骨实肋板式耐压液舱壳板强度计算方法研究

本文把耐压液舱结构看成一弹性整体，先对其进行整体求解，然后再对耐压液舱壳板按具有初始膜应力的混合边界问题求解。结果表明：在弹性范围内，本文方法计算值与有限元计算值及实验值吻合较好；在弹塑性范围内，本文对耐压液舱壳板边界约束的处理比文献「１」方法更符合弹塑性状态时其边界约束的真实状况。     

深海载人潜水器耐压球壳的非线性有限元分析

潜水器耐压球壳的稳定性是开发深海载人潜水器的关键技术之一,其球壳已达中厚壳范围,因此需考虑横向剪切变形的影响.本文基于非线性有限元方法,对大深度载人潜水器耐压球壳的非线性稳定性进行了研究,考虑了加工过程造成的不圆度、材料屈服引起的应变强化呈现的材料非线性、以及壳体整体屈服产生的塑性大变形而表现的几何非线性等因素的影响.计算表明,相同厚度耐压球壳的失稳临界压力随半径的增大而减少;球壳半径不变时,失稳临界压力则随厚度的增加而增大.文中给出了球壳失稳临界压力、厚度与直径的关系曲线,据此可选择潜水器耐压球壳的最佳几何尺寸.     

加筋板屈曲和极限强度有限元计算方法研究

针对国际船级社协会双壳油船共同结构规范中加筋板屈吐和极限强度的计算要求,介绍了其技术背景和国内外相关研究现状,并通过分析各种因素对加筋板屈曲和极限强度的影响,研究国外相关技术文献,提出了一套完整的加强筋屈曲和极限强度有限元计算方法。与共同结构规范中要求的对标数据进行对比,验证了该方法的正确性。     

围壁补强的圆柱壳开孔结构有限元分析

考虑到潜艇耐压壳上不可避免地要设置一些正交单圆孔,并采用围壁进行补强,利用ABAQUS通用有限元软件对该结构形式的系列模型进行求解,并利用等效原理分离出各应力成分,最终得出开孔率、围壁厚度、围壁高度以及围壁在壳体外的比例对各应力成分的影响规律。     

板桩弹性线法的有限元计算方法

弹性线法计算板桩墙内力时存在应用范围狭窄、采用图解法、工程实际应用较繁琐、计算精度较低的问题。文章结合弹性线法的理论原理,通过有限元法计算其精确解,克服了图解法人为因素的影响以及弹性线法采用弯矩控制条件代替变形条件的误差;计算中可以考虑板桩刚度、锚碇点位移对板桩墙求解的影响;扩大了计算范围,可用于多板桩墙的计算。但由于按照规范仍将土压力与板桩墙分离计算,此计算方法仍不能反映墙一土相互作用。     

钻孔法检测残余预应力的有限元计算

用有限元法计算平板构件和预应力混凝土梁在钻孔前后的应力应变分布。结果表明,钻孔法检测预应力混凝土梁的残余预应力时,应变片的位置选择很重要;建议合理的贴片位置,并给出检测残余预应力时的修正系数。这一研究成果是钻孔法检测预应力混凝土梁残余预应力的基础,可以为该方法的工程应用提供参考。     

基于声学无限元法的加筋圆柱壳声振特性研究

以无限长圆柱壳体为研究对象,基于声学无限元法利用数值计算方法对其结构外声场进行分析,对加筋圆柱壳的振动和远场水下噪声特性进行研究,讨论外壳厚度、内壳厚度、托板厚度、型材尺寸等结构参数对壳体表面振动均方加速度级及远场辐射声压级的影响。结果表明:改变外壳厚度参数对其表面振动均方加速度级及远场辐射声压级影响最大。     

船闸闸首部位结构内力的非线性有限元分析

考虑结构材料和几何尺度等非线性因素,应用ABAQUS有限元软件建立船闸闸首部位的三维数值模型;通过合理设置闸首部位边墩、底板、回填土和地基之间的接触,分别计算不同工况条件下闸首的结构内力;在验证计算成果合理性的基础上,探讨采用解析法和有限元法进行结构内力分析的优缺点及其适用条件.     

ALE有限元法及边界元法在二维带挡板箱体液体晃荡现象模拟中的比较

该文对二维带挡板箱体液体晃荡现象进行了模拟和比较.任意拉格朗日欧拉(ALE)法基于Navier-Stokes方程,边界元法运用势流理论.首先,通过与不带挡板箱体液体晃荡现象的解析解的比较,验证了两种方法的有效性;进而研究了带刚性挡板箱体液体晃荡现象,并分析了挡板的尺寸、位置对晃荡现象的影响.文中还计算了作用于箱体壁面上的力和力矩.     

基于有限元的磁流变弹性体设备磁致特性分析

应用有限元方法得到在不同颗粒体积比浓度条件下,磁流变弹性体在成链方向的相对磁导率和磁致剪切模量随磁场强度变化曲线。设计了一个简单的磁流变弹性体阻尼器模型,并在此基础上应用上述计算所得曲线,对该阻尼在电流和线圈匝数变化时,计算出阻尼器模型的磁致剪切模量随外加电流和线圈匝数的变化曲线。计算结果表明,磁流变弹性体阻尼器模型的磁致剪切模量随外加电流的增大而增大,随线圈匝数的增加而增加,但当电流和线圈匝数达到一定值之后阻尼器模型的磁致剪切模量趋于稳定。分析了电流和线圈匝数对阻尼器性能的影响,使阻尼器在设计阶段对其性能进行评估得以实现。     

索结构六节点等参元非线性有限元法

针对索结构几何非线性的特点,提出了一种六节点等参数单元有限元模型,采用5次多项式作为位移插值函数及单元初始形状函数,假定索是理想柔性,且满足胡克定律,基于修正的Lagrangian坐标描述法,建立了非线性有限元基本方程和切线刚度矩阵,利用Newton-Raphson法进行求解。