瞬态冲击载荷作用下舵板结构的疲劳寿命预测

通过开展材料性能试验与分析,获取材料的循环应力-应变曲线,采用不同方法对Manson-Coffin公式中的疲劳常数进行估算,对R≠–1的应变-寿命曲线进行修正。运用雨流计数法计算得到结构的载荷谱,采用Neuber近似解法求出舵板结构的局部应力应变。分别应用道林公式和兰德格拉夫公式2种方法计算结构的累计损伤效应,并对2种方法的计算结果进行对比分析。提出采用应变能等效原则开展试件的疲劳寿命试验方法,试验结果与仿真计算结果较为近似。     

瞬态冲击载荷作用下舵板结构的疲劳寿命预测

通过开展材料性能试验与分析,获取材料的循环应力-应变曲线,采用不同方法对Manson-Coffin公式中的疲劳常数进行估算,对R≠–1的应变-寿命曲线进行修正.运用雨流计数法计算得到结构的载荷谱,采用Neuber近似解法求出舵板结构的局部应力应变.分别应用道林公式和兰德格拉夫公式2种方法计算结构的累计损伤效应,并对2种方法的计算结果进行对比分析.提出采用应变能等效原则开展试件的疲劳寿命试验方法,试验结果与仿真计算结果较为近似.     

船用大型焊接结构的焊接变形预测实例

对船体结构中常见的焊接接头在焊接过程中的力学行为进行了热弹塑性有限元分析,确定其固有应变与热输入的关系。在掌握固有应变规律的基础上,应用固有应变焊接变形分析软件,对低温储罐结构的焊接变形进行了预测。表明采用基于固有应变的弹性板单元有限元法,能够对大型船体结构进行焊接变形预测。     

中长桩码头在胶结砂地质条件下的桩基内力和位移模拟分析

针对胶结砂特殊地质条件需要采用部分中长桩的高桩码头结构,进行了数值分析。采用Plaxis 3D岩土软件建立三维有限元模型,并通过试桩、静载试验、高应变检测等资料,率定相关岩土计算参数,对高桩码头结构进行了分析。分析结果表明,在水平荷载作用下,前排直桩采用中长桩方案时,码头结构和桩周土体的位移均在允许范围内,可满足码头的正常使用。在特殊地质条件下该工程中长桩方案的成功应用,可作为类似项目的一个参考案例。     

微势近场动力学在材料变形的适用性研究

本文讨论微势近场动力学模型在模拟结构无限变形和有限变形的一般性与普适性。微势近场动力学模型中键长变化采用二次方作为度量,针对平面应力和应变问题提出了应变的非局部度量形式,与经典连续介质力学一致将键长变化分解为两部分,一部分由体积应变引起,另一部分由偏差应变引起。变形键中产生的微势能假设为2个长度变化分量的函数,物质点处的非局部弹性应变能密度通过该物质点近场内键势的积分获得。物质点间采用指数-指数微势函数,通过非局部弹性应变能密度的Fréchet导数,建立依赖于微势函数的一般本构关系。数值实例进一步说明了所提出的模型能够模拟固体材料中的无限和有限变形。     

纤维缠绕复合材料夹层圆柱壳局部刚度特性分析

为探究缠绕工艺引起的纤维交叉起伏对结构局部刚度的影响,本文以湿法缠绕工艺成型的夹芯复合材料圆柱壳为研究对象,通过开展深水静压试验,采集典型区域的32个典型测点应变,得到载荷—应变规律曲线,分析了夹层复合材料缠绕圆柱壳在深水环境下的应力应变状态。研究表明:缠绕工艺导致圆柱壳表层应变呈非均匀周期性分布,环向交叉起伏及螺旋交叉起伏造成结构局部刚度降低,比层合区刚度低约33.4%。     

单向复合材料高应变率下材料特性的研究(英文)

在船舶领域,复合材料及夹芯复合材料板梁结构已大量应用在舰船结构中,尤其游艇及复合材料高速艇上.在运行过程中,这些结构有时很可能会受到如砰击、碰撞等动态载荷或高速冲击载荷.然而到目前为止,大多数的结构设计所用到的材料特性仍基于低应变率情况下的准静态测试结果.该文研究了高速艇等结构中的纤维增强复合材料高应变率情况下的材料特性,通过引入一种粘弹性模型来模拟并分析研究对象.并在世界先进的INSTRON高应变率材料试验机上设计并完成了相关试验,验证了该枯弹性模型、确定了模型中的材料参数.该粘弹性模型然后被用来研究分析应变率对单向复合材料机械特性的影响.     

FLAC3D在边坡稳定性分析中的应用

FLAC3D是一种基于三维显式有限差分法的快速拉格朗日数值分析方法,它可以模拟岩土或其他材料的三维力学行为。在边坡计算时采用莫尔库伦模型,根据强度折减法确定安全系数。本文采用FLAC-3D的fish语言,编制了基于D-P模型和折减系数法的程序,模拟了边坡在逐步折减后的应力应变情况,通过收敛性判据和突变性判据进行安全系数和滑移面的寻找。最后得出的结果为1.06,与莫尔库伦模型的算例基本一致。     

船舶碰撞外部动力学数值模拟研究

为提高船舶结构碰撞动力学计算精度,本文首先建立船舶结构碰撞动力学模型,并对材料应变过程进行详细的受力分析。建立精确的用于描述材料塑性流动应变模型。基于Matlab软件对船舶碰撞外部动力学过程进行数值计算,得出结构碰撞载荷及能量响应。计算结果表明,整个碰撞过程中,结构应变呈现出连续增长趋势,结构的屈曲将连续发生,表明船身结构受到破坏后将无法保持其强度的稳定性。     

船舶冷藏集装箱建筑结构改进及材料选取方法

为了提高集装箱应力承重量,提出船舶冷藏集装箱建筑结构改进方法及材料选取方案。集装箱外部整体应用纵向改进波纹板结构,分解变形能,减小局部载荷压力;通过集装箱内部波纹板弹性结构面计算,确定集装箱内部垂直刚度、应力应变关三项数值;利用Hypermesh软件将集装箱侧面进行几何空间离散分析,实现支撑结构空间最优分布,并根据弹性测评确定合金钢为最佳铸造材料;实验结果表明,应用新的结构改进方法的冷藏集装箱,应力荷载承受能力比传统集装箱更强,表面双侧载荷位移较小。     

爆炸冲击载荷下加筋板塑性动力响应分析

基于非线性动力学软件Abaqus,对爆炸冲击载荷下的加筋板塑性动力响应行为进行研究,探讨加筋板的结构形式、载荷冲击波波形、材料应变率效应等参数对加筋板塑性动力响应的影响.仿真分析结果表明加筋板结构形式对加筋板抵抗爆炸载荷能力影响较为明显;冲击载荷峰值时间影响加筋板最终塑性变形的大小;应变率效应对加筋板最终塑性变形影响较大.     

冲击载荷作用下Q345钢失效应变与单元尺寸关系研究

冲击载荷作用下结构的损伤破坏仿真计算中，材料的失效应变取值与单元尺寸具有很大的关系。为建立冲击载荷作用下结构失效应变与单元尺寸之间的关系，本文以开展的Q345B钢各类力学性能试件（压缩、扭转、拉伸等）获取的材料失效应变为依据，借助数值仿真手段，研究各类试件网格尺寸对失效应变影响关系，并进一步依托开展的弹体穿甲试验、简单方板冲击试验、近场爆炸下舰船毁伤破坏试验，建立三类典型冲击问题中单元失效应变取值与尺寸之间的对应关系。计算结果表明：网格尺寸对单元失效应变的影响主要在于单元尺寸可改变结构变形过程中局部塑性变形分布区域的分布度；不同冲击载荷作用下，由于所使用的单元类型及受力状态存在一定的差异，需针对各类冲击问题分别建立单元失效应变与网格尺寸之间的关系。研究成果可为后续数值仿真计算中单元失效应变的选取提供指导。     

考虑应变率效应的船体板格冲击动力响应与结构强度准则研究

针对承受冲击载荷的船体板格,提出一种考虑材料动态特性的失效评估准则,并采用LS-DYNA对其合理性进行了验证。此方法考虑了材料的应变率效应对其屈服强度特性的影响以及冲击时间临界值对船体板格最大永久变形的影响,反映了结构动态失效行为特征,具有一定的工程意义和参考价值。     

980钢焊接结构工艺寿命的评估方法

疲劳寿命与材料、结构形式、加工工艺以及应力应变水平有关。焊接结构的构的疲劳寿命通常分为工艺寿命和使用寿命。工艺寿命。工艺寿命考虑是结构的制作工艺对疲劳寿命的影响；使用寿命则主要是考虑某特定的结构在一定的疲劳载荷作用下的耐入力。本文是在980钢试验结果的基础上，采用局部应力应变法所进行的一种工艺寿命计算方法。在进行结构设计时，采用该方法可以较方便地进行疲劳强度校核。     

船体典型零件冲压成形回弹机理仿真分析

为研究结构回弹现象,以某船用电子设备罩壳为研究对象,根据弹塑性材料模型建立冲压回弹有限元模型。计算结果表明:板料4个角落距离模具中心距离较大,导致摩擦力较大,使得板料四周材料滑动特性产生较大区别。冲压过程中材料不同的滑动特性会使得材料受力不均匀,使其应变分布产生较大的差异,这是结构局部回弹的主要因素。在实际冲压过程中,可以首先将板料冲剪成圆角形式,使板料四周材料分布较为均匀,使压边力较为一致,使材料在冲压过程中受力均匀,减少结构回弹量。     

基于Derradji-Aouat海冰本构模型的船冰碰撞数值模拟

海冰与结构物发生碰撞的过程中,其力学行为变化多样,基于实验数据建立的Derradji-Aouat海冰本构模型在一定程度上考虑了海冰的拉压强度不同、静水压力项、横观各向异性以及应变率效应等因素的影响,比传统的材料屈服理论有较好的适用性。采用非线性有限元法对船冰碰撞过程进行了数值模拟,并且对破冰船局部强度和总纵强度进行了校核。     

基于iFEM和虚实结合的加筋板应变场构建研究

iFEM(inverse finite element method)是目前进行结构应变场构建最有前景的方法之一,其目的是在结构离散应变采集过程中,以最少的实际测点获取满足精度要求的结构应变场。在一些局部区域应变数据不易采集时,可尝试采用虚实结合的方式进行离散应变数据的采集。本文以船舶典型结构加筋板为例,根据实测数据,结合仿真模型,依据Xgboost的测点回归方法,基于iFEM技术依次计算实测、仿真和虚实结合三种方法的应变场重构精度,分析误差原因。通过预测,当47个物理测点时平均误差最低,为1.92%,以虚实结合路径输入15个点和21个点时结果与验证点的误差均小于3%,验证了虚实结合快速补充缺失数据的应变场重构的方法操作性强、准确度高。     

一种结构垂向冲击载荷测量方法分析研究

某些作用在舰船结构上的瞬态动载荷,由于受到客观条件限制（比如空间狭小）,不方便直接通过压力传感器获得其大小,而该载荷对于船体结构设计又关系重大,如何取得外载荷曲线便成了十分关键的问题。针对实船某承受特殊冲击载荷的基座结构,通过测量其结构动应变,利用材料应变-应力关系曲线得出了冲击载荷的时间历程曲线,最后用有限元法对该冲击载荷测量曲线进行验证。结果表明,当结构应变率小于3mm/mm/s时,可采用静态材料应变-应力关系曲线对结构冲击载荷进行测量计算,从而为此类结构外载荷测量方法提供参考。     

海船断裂控制设计准则

传统的断裂控制设计准则，如脆性转变温度准则或最低工作温度准则等，在实际断裂评定中，有时会遇到困难，其原因在于建立这些准则的条件与实际结构的服役条件存在差异。本文在分析材料断裂韧度的温度效应和载荷速率效应的基础上，根据海船工作条件构造了断裂特征分析图（Fracture Characteristic Analysis Map),提出了一个计及材料性能（断裂韧度，屈服强度）、环境因素（服役温度，载荷速率）和结构特点（板厚及平面应变约束）在内的海船断裂控制设计准则。应用该准则可根据对海船工作特性的要求，选择材料和预测结构的断裂行为，从而为防断选材、结构完整性评定、可靠性分析以及失效分析、预测、预防提供了定量的依据。该准则克服了传统断裂控制准则的局限性，可以全方位地模拟海船结构特点及工作条件，具有更满意的适用性。     

基于Plaxis的深基坑局部挖深对支护结构的影响模拟

针对澳门某深基坑支护,采用有限元软件建立深基坑不对称开挖数值模型,模拟基坑开挖过程,分析基坑局部挖深对支护结构应力应变的影响。计算结果表明,深基坑局部挖深对基坑整体稳定影响较大,可影响内撑系统轴力分布,但对支护桩最大弯矩影响较小。研究可对深基坑局部挖深工况下支护结构的选型设计,基坑坑中坑支护安全性、实用经济性的平衡提供指导。