基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳评估

疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。为了保证船舶结构有足够的疲劳强度,各国船级社、船厂等均建立了船舶结构疲劳强度校核规范作为船舶疲劳评估的指导性文件,尽管这些规范均是建立在S-N曲线方法基础上的,但由于S-N曲线方法存在自身无法克服的缺陷(如忽略材料的初始缺陷等),对同一节点进行计算得到的疲劳寿命大相径庭。该文作者在基于裂纹扩展理论的基础之上,给出了一套详细的船体结构疲劳评估方法,并应用此方法对大型船舶结构典型节点的疲劳寿命进行评估,以期能为完善船舶结构疲劳寿命的评估提供参考。     

船舶构件共线多裂纹应力强度因子研究

船舶构件中除了单个形式存在的裂纹外,还有多个裂纹同时存在的情况。多裂纹之间的相互干扰作用使得问题远比单裂纹复杂。本文采用比较简单直观的组合法对平板表面多裂纹的应力强度进行了求解并与FRANC 3D求解的结果比较,两者结果较接近,由此可见组合法可以适应工程要求。因此,在平板表面多裂纹问题求解的基础上,推出了T型构件焊趾处表面多裂纹应力强度因子求解的表达式,从而使T型构件多裂纹复杂问题转化为较简单的平板多裂纹问题,可以为工程计算方法提供参考。     

裂纹的扩展有限元数值模拟研究

扩展有限元方法中,结构的不连续模拟通过单位分解的方法对位移模式的局部富集来实现,这个技术可以使得裂纹的不连续性独立于结构的单元划分.阐述了富集函数的构造、支配方程的建立、数值积分方案及程序实现等.对于线弹性体裂纹的模拟.通过一个跳跃函数和二维裂纹尖端位移渐进场来考虑裂纹的不连续性和奇异性.通过编制扩展有限元程序,模拟了各向同性介质中的二维裂纹.最后通过算例的模拟结果证明了该方法的精确性和实用性.     

三维裂纹扩展时动态应力强度因子的有限元研究

三维裂纹在动态断裂力学中,由于其数学和物理上的复杂性,求解其动态应力强度因子受到一定的约束。文中主要介绍了利用有限元分析软件ANSYS来求解三维动态应力强度因子。     

潜艇锥柱典型节点表面裂纹扩展数值模拟

锥柱结合处是潜艇结构疲劳破坏的热点区域。本文以潜艇锥柱结合壳结构典型节点为研究对象,以断裂力学为理论基础,使用APDL语言对ANSYS软件进行2次开发,分析潜艇耐压壳结构典型节点表面裂纹在交变载荷作用下的扩展过程,并与试验结果进行对比,结果表明本方法可较好地模拟表面裂纹的疲劳扩展。     

复杂应力场中裂纹疲劳扩展寿命预报

船舶作为一种大型焊接结构,其疲劳热点部位的应力应变场分布很复杂,要预报这些部位的裂纹疲劳扩展寿命,必须解决复杂场中裂纹的应力强度因子计算及其裂纹扩展方向问题.该文对船舶肘板处两种不同原因产生的裂纹的扩展路径、扩展速率进行了研究.裂纹扩展方向用第一主应力准则确定,在裂纹扩展方向上给定不同的裂纹增量,得到不同长度裂纹的复合裂纹等效应力强度因子,并拟合这些计算结果得出船舶肘板的应力强度因子计算式.结合裂纹扩展率单一曲线模型对肘板裂纹扩展寿命进行了预报,预报结果与实验结果符合得较好,说明所采用的方法可行.对建立船舶典型节点的裂纹扩展寿命预报方法有参考价值.     

破损舰体结构疲劳裂纹扩展及剩余寿命研究

采用预制缺口的907A钢平板结构试样进行拉伸疲劳载荷试验,得到了拉伸疲劳载荷作用下平板结构破口裂纹扩展规律.采用奇异单元法计算了相应试件的裂纹尖端应力强度因子,利用Paris准则得出裂纹扩展速率与应力强度因子的关系式.提出了破损舰体结构的疲劳裂纹扩展模型,用于估算破损舰船结构在波浪中航行时的裂纹扩展分析和剩余寿命预报.通过某型舰算例验证了文中试验计算方法的合理性.     

不同的裂纹尺寸对椭圆形裂纹应力强度因子影响的研究

针对平板椭圆形裂纹,提出了椭圆裂纹求解应力强度因子的解析解法,该方法是建立在弹性断裂理论及复变函数理论基础上的。文中针对椭圆裂纹,在具有不同的外荷载,以及不同的椭圆裂纹形状情况下,对应力强度因子进行较为全面的仿真分析。得到了应力强度因子和椭圆裂纹长短轴及所处位置,以及外荷载之间的关系变化的曲线。利用所建立的计算模型,可以非常迅速地求得不同几何参数情况下椭圆裂纹在复杂应力场中沿裂纹周边不同位置的应力强度因子。并对三种不同椭圆裂纹形状情况下的应力强度因子进行了分析和比较。     

模糊可靠性分析方法在Ⅰ型裂纹不扩展评估中的应用

利用模糊数学及开率理论判断Ⅰ型裂纹不扩展的可靠度,利用Ⅰ型裂纹应力强度因子KI及裂纹扩展门槛值KIC建立裂纹扩展判据,结合模糊数学及概率论分析Ⅰ型裂纹在受力情况下裂纹不扩展的模糊可靠度.     

船舶轴系的合理轴承间距的研究

在综合考虑轴承许用比压、轴承安装误差以及轴系横振等限制条件下,以船舶轴系的轴承负荷分配的合理性为目标,分析了船舶轴系的合理轴承间距问题,给出了轴系计算模型及方法,并以SDTS船舶轴系实验台为例进行计算,得到了轴系合理轴承间距下的优化校中状态,轴系热态运行工况明显改善。     

船体大变形对轴系校中的影响

在对轴系校中的影响因素研究中,国内外研究者大多将精力集中在轴承热位移、油膜刚度变化等方面,随着船舶的大型化,船体大变形已经成了影响轴系校中的主要因素之一。文章依据有限元方法的基本原理推导了适合轴系校中的计算公式,并利用Visual Basic编写了对应的计算软件,结合船体变形数据,分析了船体变形对轴系校中的影响程度,为船舶轴系校中计算及检验提供了参考。     

船体大变形对轴系校中的影响

  目的  为了研究水下航行体推进轴系在多种状态下的变形及轴承负荷变化规律,  方法  以某水下航行体为研究对象,通过建立的轴系及水下航行体混合有限元模型,对该模型在船台、码头、水下3种工况下施加符合实际情况的载荷,以及设置相应的边界条件,计算航行体结构的变形,分别提取不同工况下的轴承位置变形和轴承负荷,并以轴承1和轴承3的连线为参考线,得到各工况下轴承位置处的相对变形。  结果  结果表明,针对该水下航行体,从船台工况到码头工况再到水下工况,轴系中心线的相对变形及其大小、轴承负荷的改变趋势均有差异;对船台工况的轴系轴承2预设向上0.090 9 mm的初始变形值,可达到轴系在水下工况处于理想状态的目的。  结论  研究结果可为水下航行体后续的轴系校中提供参考。     

舰船轴功率测量与应用研究

舰船轴功率是表征船体和主动力装置性能状态的重要参数之一。通过对轴功率等参数进行监测,并根据监测信息及时采取相应的维护措施,能够有效提高舰船的动力性、经济性和安全性。文章总结了舰船轴功率测量的基本原理,探讨了轴功率在舰船污底评估及主动力装置状态监控中的应用。     

船舶推进轴系振动对轴承承载特性的影响

本文以某实际船舶推进轴系为研究对象,计入螺旋桨激振力大小和频率的影响,获得推进轴系发生振动时径向滑动轴承的承载状态,推导了径向润滑轴承承载力及液膜刚度的计算表达式,分析了螺旋桨激振力引起的推进轴系振动对径向润滑轴承承载特性的影响。结果表明,螺旋桨激振力会导致径向润滑轴承承载力及液膜刚度产生周期性的波动,不同加载频率前提下轴承承载特性表现各异,且重载条件下轴承承载特性的波动更为明显,必须合理设计轴承以提高轴承的承载能力,进而保证整个推进轴系的运行稳定性。     

舰艇损管能力评估模型研究

舰艇损管能力评估是舰艇性能评估研究中的一个关键问题。因为,损管能力评估指标难以通过试验确定,并且目前尚没有充足的经验数据和试验数据进行量化。针对该问题,首先分析了舰艇损管能力的评估要素,然后,使用区间层次分析法,对各层损管要素的权重进行计算。最后,使用灰色关联分析法建立综合评估模型,并通过案例计算证明模型的有效性和使用性。     

船舶通信网络安全评估模型研究

随着现代化工业的发展,船舶网络通信系统的复杂程度也逐渐提高,在此背景下,对船舶通信网络的安全评估性能也提出新要求。由于传统的通信网络评估架构难以满足现阶段船舶通信网络发展对数据传输的准确性和安全性的要求。为提高船舶综合安全评价水平,优化其工作性能,对船舶通信网络安全评估体系进行建模,以便更好的对船舶通信网络安全进行评估。首先根据船舶通信网络的特点建立基于神经网络的服务器的安全评估系统,并通过神经网络对船舶通信安全性进行检测,以达到提高安全评估的精确性目标。为了对模型安全评估性能进行验证,设置了仿真实验,实验结果证明,与传统的安全评估系统相比,基于神经网络的船舶通信安全评估系统能够更准确、快速的对网络安全情况进行评估。     

一种舰艇作战能力的综合评估方法

在舰艇概念论证阶段,快速进行作战能力评估能为舰艇装备发展提供决策依据.在分析影响舰艇作战能力因素的基础上,遵循一定的原则,提出了较为全面的评估指标体系.基于层次分析法,完成了指标体系的权重计算;采用模糊综合评判法,建立了舰艇作战能力综合评判模型,并根据不同类型指标的特点,构建了多种指标量化算法.新概念舰艇的应用实例表明,该方法具有快速、易实现等优点,所得成果能为舰艇装备的发展论证、方案优选、性能改进等方面提供量化参考.     

大型水面舰艇生命力快速评估方法研究

大型水面舰艇的生命力评估对于预见风险,采取措施减小生命力损失,提高作战能力具有重要意义。针对其体积庞大的特点,从强度角度入手采用类似于损管的分块方法,将主船体分为若干区域,沿船长及高度方向设定不同分块的参数。随机模拟被击中的位置以及武器数量和种类,计算相应情况下的破坏程度。设立评判准则分析生命力损失的情况,并且计算发生概率。通过以上措施,初步形成了快速评估生命力的方法,可以迅速地对大型水面舰艇的生命力状况做出估计,便于软件实现和应用。     

船舶轴带发电机的应用及发展

根据航运船舶和大型船舶航行的特点,对船舶轴带发电机作为船用电站组成系统及其应用进行了分析,探讨了不同阶段的船舶轴带发电机的技术方案,分析了其经济性及节能减排效果,结合安装实例对船舶轴带发电机应用进行了评估,从船舶运营的经济性出发预测船舶轴带双馈发电机作为船用辅助电站的发展趋势。