复合材料舵水动力载荷等效施加方法及试验研究

针对复合材料舵水动力载荷的等效施加方法及可行性进行了理论和试验研究。以复合材料双支承舵、悬挂舵为研究对象,以舵叶载荷特性及变形特征为依据,提出了两型舵叶的水动力载荷试验等效施加方法,即双支承舵采用单面多块、悬挂舵采用单面单块加载;并通过有限元仿真分析,分别对两型舵叶在等效载荷与实际载荷作用下的位移、应力分布规律进行对比,验证了载荷等效方法的合理性;进而,制作复合材料悬挂舵模型,并开展了等效载荷下舵叶静强度、刚度特性试验研究,对等效载荷施加方法的可行性进行了验证。     

背压对等径角挤压坯料变形的影响

采用有限元方法研究了背压对1100Al等径角挤压的影响．分析了坯料的变形、等效应变分布、最大主应力及变形载荷的变化．模拟结果表明,通过在出口通道施加背压,提高了坯料充填模具外侧拐角的能力,使得坯料横截面上等效应变分布更加均匀;坯料在变形过程中的最大主应力降低;但变形载荷随背压的增加不断增加．分析得出,施加适当的背压有助于提高坯料的变形均匀性,降低坯料表面的开裂倾向．     

自升式平台二次弯矩载荷计算与施加方法对比

考虑到自升式平台的二次弯矩载荷作为其承受载荷的重要组成部分,各船级社规范中对其均提出了考虑的要求,但仅给出了二次位移的计算方法,对于在有限元计算过程中如何将其施加到模型中并未给出明确的指导,利用ANSYS软件的非线性求解器,考虑大位移对计算结果的影响,对各种载荷施加方法进行综合评价。对比计算发现各载荷施加方法对桩腿的具体受力情况影响颇大,以弯矩的形式施加与平台约束点的方法最为合理。证实了SACS软件在自升式平台P-deta载荷自动计算和施加的适用性。     

动态载荷作用下焊接点线弹性裂纹的弯曲扩展路径的预测(英文)

利用二阶摄动方法研究了动态载荷作用下结构线弹性断裂裂纹的弯曲延伸扩展问题并求解了动态应力强度因子。利用二阶摄动方法研究了动载荷作用下裂纹路径预测时的应力准则与能量准则之间的关系。就均匀物质而言,在二阶摄动分析理论的框架内,两种准则指明了相同的动态裂纹路径。但在具有非均匀断裂韧度的物质中,能量准则优越于应力准则。作为二阶摄动方法的实际运用,研究了焊接结构中动态线弹性裂纹的形态特征和弯曲扩展路径问题,综合考虑了诸如远场动态作用应力、焊接残余应力、局部物质衰变以及不同尺寸的缺陷的存在等因素,绘制出动态载荷作用下退化区域中裂纹弯曲扩展的临界轨迹曲线。     

疲劳载荷作用下焊接点三维线弹性弯曲裂纹路径预测

利用二阶摄动方法研究了疲劳载荷作用下结构线弹性裂纹的弯曲扩展问题并求解了三维动态应力强度因子.利用二阶摄动方法研究了疲劳载荷作用下裂纹路径预测时的应力准则与能量准则之间的关系.就均匀物质而言,在二阶摄动分析理论的框架内,两种准则指明了相同的三维疲劳弯曲裂纹扩展路径.但在具有非均匀断裂韧度的物质中,能量准则优越于应力准则.作为二阶摄动方法的实际运用,研究了焊接结构中疲劳线弹性裂纹的形态特征和弯曲扩展路径问题,综合考虑了诸如远场动态作用应力、焊接残余应力、局部物质衰变以及不同尺寸的缺陷的存在等因素,绘制出疲劳载荷作用下退化区域中裂纹弯曲扩展的临界轨迹曲线.     

疲劳载荷作用下焊接点三维线弹性弯曲裂纹路径预测（英文）

利用二阶摄动方法研究了疲劳载荷作用下结构线弹性裂纹的弯曲扩展问题并求解了三维动态应力强度因子。利用二阶摄动方法研究了疲劳载荷作用下裂纹路径预测时的应力准则与能量准则之间的关系。就均匀物质而言,在二阶摄动分析理论的框架内,两种准则指明了相同的三维疲劳弯曲裂纹扩展路径。但在具有非均匀断裂韧度的物质中,能量准则优越于应力准则。作为二阶摄动方法的实际运用,研究了焊接结构中疲劳线弹性裂纹的形态特征和弯曲扩展路径问题,综合考虑了诸如远场动态作用应力、焊接残余应力、局部物质衰变以及不同尺寸的缺陷的存在等因素,绘制出疲劳载荷作用下退化区域中裂纹弯曲扩展的临界轨迹曲线。     

锚机支撑结构强度计算的两种方法比较

以某船的锚机支撑结构有限元计算为例，载荷的施加采用了两种方法，一是根据规范给出的公式计算出每个螺栓所受的力直接施加每个螺栓的节点上；二是通过建立刚性域，在主节点上施加总的载荷。本文介绍并对比了两种方法的计算结果。     

动载荷施加方式对船舶设备—基座系统建模方法的影响

船舶结构动力响应分析中,设备动载荷是通过基座传递到船体板架上的,构成了设备—基座系统。由于设备激振力较难测量,而设备传递到基座面板处的加速度容易测量,因此在实际工程中,按设备力载荷施加与按基座面板传递加速度载荷施加时,针对船体结构动力学响应的等效性研究,以及相关建模方法研究具有重要的应用价值。通过理论推导,分析2种动载荷施加方式对模型建立方法的影响;并针对某实船特定舱段,建立有限元模型,通过比较在设备—基座模型中施加激振力载荷与在单基座模型中施加加速度载荷2种情况下评价点的振动加速度级,验证结论的正确性。研究表明,在低频域内,载荷以加速度输入时,在设备—基座系统的有限元模型中无需考虑设备建模及其质量分布。     

自升式钻井平台上层建筑与直升机平台结构强度计算载荷分析

以某91.44 m(300 ft)自升式钻井平台为例,对上层建筑与直升机平台结构有限元强度分析中所施加的载荷以及载荷组合工况进行分析.考虑的基本载荷包括结构自重、可变载荷、惯性载荷、风载荷和直升机机轮载荷等.给出了载荷的计算过程和合理的载荷施加方法,并按各种载荷最不利组合的原则,提出了更加接近工程实际情况的18种载荷组合工况.计算结果表明各载荷组合工况下上层建筑与直升机平台结构最危险位置均发生在上层建筑和直升机平台结构的连接处.     

变化海底地形上浮驳的水弹性响应

在岛礁附近的海底地形通常是不平整的,这种复杂的海底地形也是海洋环境中非常重要的因素。文章利用考虑浅水变深的三维水弹性分析方法计算了一艘浮驳在非均匀海底地形情况下的波激响应及其载荷。通过与均匀水深的对比,复杂海底地形的影响显而易见。通过模态叠加的方法,三维水弹性可以预报规则波下诸如弯矩和应力等波激振动响应,从而得到设计波下对应的载荷。通过在岛礁附近服役的浮式结构物波浪载荷预报可以看出非均匀海底产生了很大的影响,原因是不同的水深和变化的海底地形。而一旦考虑地形,在整个流固耦合分析中,大量的水动力网格就需要借助并行计算来减少计算耗时。     

行星齿轮传动齿根动应力计算

针对功率分流行星齿轮传动齿轮重合度大,齿根应力计算工作量大的问题,对齿根动应力的计算问题进行了详细的研究。并以功率分流差动级太阳轮为例,对模型的建立方法、网格的划分方法、载荷的施加方法进行了详细的分析。利用Ansys中的APDL语言形成载荷文件,来控制在1个啮合周期内若干对接触线位置上载荷的施加。本文的计算方法可以精确、快速地得到1个齿在啮合过程中齿根的动应力。     

基于最大裂纹张口位移计算应力强度因子的方法研究

文章提出了基于最大裂纹张口位移计算I型应力强度因子的新方法,该方法适用于复合载荷(均匀拉伸和纯弯曲载荷组合)作用下的具有半椭圆表面裂纹的有限平板模型。首先,理论推导了具有埋藏裂纹的无限大平板受均匀拉伸载荷作用时应力强度因子与裂纹最大张口位移的对应关系,再应用有限元数值模拟技术,考虑了表面效应、模型尺寸效应及载荷形式的影响,然后基于有限元模拟结果,根据多元多次最小二乘法原理拟合出对应修正系数表达式,最终建立了复合载荷作用下有限平板裂纹尖端应力强度因子与最大张口位移的函数关系,实现了由容易获得的最大裂纹张口位移确定应力强度因子的方法。该方法避免了对裂纹尖端的应力场、位移场的分析,为实际应用中应力强度因子的获得提供了新的方法。     

多用途拖船尾滚筒结构强度计算及研究

该文采用有限元方法对某型多用途拖船尾滚筒的结构强度及稳定性进行了分析及计算,尝试利用了积分加载的方式施加结构的外载荷,分两种不同的工况对结构的主要参数进行了具体分析和比较,计算结果及经验分析验证了该外载荷施加方式的正确性,为尾滚筒的结构强度设计及稳定性分析工作提供了一定的参考。     

不同激励载荷下水面舰艇推进轴系冲击响应分析

建立轴系有限元冲击响应计算分析模型,对其分别施加了BV043/85与GJB 1060.1所规定的激励载荷以及实船抗冲击试验舰艇轴系支承部位的实测激励载荷。计算分析表明,在轴系支承部位施加GJB 1060.1所规定的冲击激励载荷,其分析结果与实测激励载荷下的变化趋势基本一致,且取值偏于安全。     

角焊缝角变形产生机制的研究

以T形焊接接头为算例,用有限元数值计算方法研究了六个固有应变分量各自对角焊缝角变形的作用效应,发现导致角变形产生的主要因素是与焊缝平行的平面内垂直于焊缝方向的固有剪切应变分量;将该固有剪切应变分量以均匀和非均匀两种分布形式施加在焊缝区,发现只有非均匀分布的固有剪切应变使焊接接头产生角变形.由此可知:角焊缝角变形产生的主要原因是在焊缝及其附近区域不均匀分布的固有剪切应变分量,而不是板厚方向上非均匀分布的横向固有正应变分量.此结论指出了关于焊接角变形产生机制的传统思维的认识误区,对研究预测角焊缝角变形简化方法具有指导意义.     

变工况下船舶艉轴机械密封端面温度场数值分析

以变工况下的船舶艉轴机械密封环为研究对象,采用整体接触耦合法对其进行了热力耦合作用下的温度场有限元计算,重点介绍了船舶艉轴密封环稳态温度场数学计算模型和热流密度载荷的施加思路,依据接触表面的温度连续性条件对变工况时密封端面的接触状况及温度变化趋势进行了分析.结果表明:转速、海水压力以及载荷系数都是引起端面温升的重要原因,各工况下静、动环接触区温度相同,非接触区静环端面温度高于动环,且在热力耦合作用下,密封端面发生锥形变形,呈现开口间隙.     

冲击波作用下变形圆板表面载荷研究

为了能够快速确定爆炸冲击波作用下变形圆板表面的载荷大小,首先,通过数值模拟方法探究了爆炸冲击波与固支圆板的相互作用过程,获取了变形圆板表面爆炸载荷的分布规律。然后,引入量纲分析,探究了圆板半径、厚度、爆心距圆板的距离、目标点距圆心的距离以及TNT当量等因素对变形圆板表面爆炸载荷的影响。最后,结合数值仿真和量纲分析,推导了变形圆板表面任意一点处爆炸载荷（最大冲量）的计算公式。结果表明,在变形圆板表面,爆炸载荷的分布非均匀,圆板中部压力峰值和冲量较边缘高;推导的公式能够较好快速计算出圆板表面载荷。研究结果可为相关防护结构设计和安全评估提供快速简单的参数输入。     

基于OrcaFlex的海洋柔性管水动力分析

柔性管水动力分析的准确性与保守性直接影响着其疲劳性能计算。文章针对一种非黏结性柔性管,通过OrcaFlex对其进行整体水动力分析,得到载荷曲线;并通过波浪筛选提取典型波浪工况,将其施加到OrcaFlex分析模型中,得到了柔性管各位置处的载荷响应;最后提取了柔性管的最大弯矩和拉伸力数据,为下一步疲劳性能计算提供了数据支持。     

海上风机在三种风载荷作用下的疲劳分析方法研究

文章提出一种基于等效疲劳载荷的快速有效的结构优化设计方法,首先通过bladed模拟得到时域下的风载荷,然后通过雨流计数法则和等效损伤理论得到相应的疲劳载荷谱和等效疲劳载荷,接着以导管架式海上风机为例,利用AN-SYS对其进行三维建模,选取三种典型管节点和两种非管节点,基于热点应力法计算了其在三种风疲劳载荷作用下的疲劳损伤,通过比较三种载荷作用下的疲劳损伤结果,验证了等效疲劳载荷的可靠性.接着又计算了各等效疲劳载荷分量单独作用下的海上风机焊接节点的疲劳损伤,得出各疲劳载荷分量对疲劳总损伤的贡献,可以为设计者提供更好的载荷设计依据.相比于传统的时域疲劳分析方法和疲劳载荷谱方法,等效疲劳载荷方法更加方便有效.     

3500t级浮船坞结构有限元结构强度计算

对3500t级浮船坞在3种极端工况下进行了有限元整船建模,并结合相关规范给出边界条件的施加方法和载荷计算方法,并对有限元计算结果进行了分析。