刚性板间圆形不可压缩橡胶垫的载荷-压缩关系

对刚性板间橡胶垫的载荷—压缩关系的准确预报在很多工程应用中都至关重要。过去对该问题理论解的研究大多数基于线弹性理论,且很少适用于有限应变问题。文章推导了刚性板间圆形不可压缩橡胶垫的载荷—压缩关系。基于两个运动学假设和连续介质力学理论进行推导,并考虑了Mooney-Rivlin材料。文中将推导的公式计算结果与有限元计算结果及其它已有公式进行了比较和讨论,证明了文中提出的公式有足够的精度,并适用于各种形状系数和有限应变问题。     

刚性板间圆形不可压缩橡胶垫的载荷—压缩关系（英文）

对刚性板间橡胶垫的载荷—压缩关系的准确预报在很多工程应用中都至关重要。过去对该问题理论解的研究大多数基于线弹性理论,且很少适用于有限应变问题。文章推导了刚性板间圆形不可压缩橡胶垫的载荷—压缩关系。基于两个运动学假设和连续介质力学理论进行推导,并考虑了Mooney-Rivlin材料。文中将推导的公式计算结果与有限元计算结果及其它已有公式进行了比较和讨论,证明了文中提出的公式有足够的精度,并适用于各种形状系数和有限应变问题。     

CSR底部砰击载荷作用下PSM的最大剪力

结合CSR底部砰击载荷作用下PSM最大剪力计算的规范公式,基于梁理论推导出PSM最大剪力的计算公式。以某型成品油船为例,分别采用规范公式法、梁理论法和梁系软件,计算底部砰击载荷作用下船底实肋板的最大剪力,比较3种方法的计算结果,分析其适用性,认为规范公式法和梁理论法只适用于单跨梁结构的PSM,梁系软件可适用于不同复杂程度的PSM;规范公式法计算的结果较保守,梁理论和梁系软件计算的结果接近,建议单跨梁结构的PSM采用本文推导的公式计算,复杂的PSM采用梁系软件或者三维有限元软件计算。     

船用超低频准零刚度隔振器设计及性能研究

将硅氟橡胶碟型弹簧与电磁弹簧并联组合,构建出一种适用于船舶精密设备的准零刚度隔振器。首先建立隔振器等效力学模型,基于麦克斯韦电磁原理,计算动刚度为零时的电流值,并推导该系统的幅频特性关系。进而验证橡胶材料公式建模方法和磁力2D数值计算方法的正确性,在此基础上,计算出碟型橡胶弹簧力学特性,以及电磁弹簧间距、动芯材料、线圈电流等参数对电磁负刚度力的影响规律。根据准零刚度理论,组合电磁弹簧与碟型橡胶弹簧,设计出准零刚度隔振器。研究表明该隔振器低频振动无放大,且减振缓冲效果相比传统减振器,有约40 dB的提升。     

钢带软管内压和弯曲研究

复合材料管已成为管道发展的热点和趋势。文中对钢带软管在同时受到内压和弯曲组合载荷作用下的力学性能进行了研究。基于建立的钢带软管的环向和径向力学平衡方程,提出了不同弯曲半径下该种类型管道的爆破压力理论计算方法。文中还进行了有限元数值模拟,并与理论计算结果对比分析,分析结果表明文中提出的爆破压力计算方法可作为此类管在同时受到内压及弯曲组合载荷作用下的通用算法,为解决此类工程问题提供重要参考。     

钢带软管内压和弯曲研究（英文）

复合材料管已成为管道发展的热点和趋势。文中对钢带软管在同时受到内压和弯曲组合载荷作用下的力学性能进行了研究。基于建立的钢带软管的环向和径向力学平衡方程,提出了不同弯曲半径下该种类型管道的爆破压力理论计算方法。文中还进行了有限元数值模拟,并与理论计算结果对比分析,分析结果表明文中提出的爆破压力计算方法可作为此类管在同时受到内压及弯曲组合载荷作用下的通用算法,为解决此类工程问题提供重要参考。     

弹性边界条件下的功能梯度圆柱壳振动特性研究

文章研究了功能梯度材料圆柱壳在弹性边界条件下的振动特性。在Flügge理论的基础上,基于波动法,采用改进傅里叶级数的计算方法建立FGM圆柱壳的振动特征方程,并推导出了弹性边界条件下FGM圆柱壳的固有频率参数表达式。通过与两端简支条件下的FGM圆柱壳的计算结果进行对比,验证了文中计算方法的正确性和有效性。通过算例,研究了在约束刚度不断变化过程中,FGM圆柱壳的固有频率在不同模态下的变化规律;分析了在弹性边界条件下,壳体尺寸、体积分数等因素对FGM圆柱壳固有频率的影响。     

基于HCSR规范的加筋板载荷端缩公式修正

现有HCSR的载荷-端缩曲线公式基于板筋屈曲公式推导,普通单元呈现出不同屈曲模式,硬角单元采用理想弹塑性材料模型,然而在单向轴压过程中,材料属性的差异造成加筋板弹塑性载荷端缩分布存在异同,且硬角单元亦存在屈曲变形,会造成极限强度评估出现误差,对AH32和921A钢加筋板进行极限强度试验,分析梁柱屈曲、扭转屈曲、硬角单元等不同失效模式,以获取不同屈曲模式崩溃下加筋板载荷端缩曲线,通过非线性有限元和简化法计算不同钢材、不同屈曲模式的加筋板的极限强度,获取载荷端缩关系曲线,对比结果表明,HCSR不同屈曲加筋板单元载荷端缩关系的误差随着屈服强度降低而逐渐增大,所提出的硬角单元载荷端缩公式与数值计算结果吻合良好。     

受压结构稳定性的无损检测分析方法研究

针对海洋工程结构物在工程上的应用逐年增多的趋势,采用连续介质力学一般理论,由弹性动力学基本方程出发,将运动方程与静态屈曲问题的本征方程相结合,推导了承压结构的压力载荷与结构固有圆频率相关联的运动方程.得到了屈曲问题的临界荷载与固有频率之间的关系表达式,最后给出了耐压结构稳定性的无损检测分析方法.     

板壳结构非线性分析的数值方法

根据连续介质力学和非线性有限元理论，推导了进行板壳结构非线性分析的退化壳元的完全拉格朗日（简称Ｔ．Ｌ．）法列式，建立了材料在大变形、大应变情况的本构关系。数值算例证明了本文方法的正确性和有效性。     

环肋圆柱壳自由振动分析的能量法

本文使用Reyaeigh-Ritz法分析了环肋圆柱壳自由振动特性。从Fluegge经典壳体理论出发,考虑肋间壳板的变形以及肋骨在两个轴方向上的弯曲变形,把能量方程成为一个代数特征值问题。本文详细讨论了肋骨的布置型式,数量和刚度的变化对于环肋圆柱壳自由振动频率的影响。本文引入应变能因子讨论了环肋和壳体之间的相互作用。对总体振动和局部振动的问题进行了分析和探讨。     

Stress concentration factors at welds in pipelines and tanks subjected to internal pressure and axial force

In this paper, analytical expressions for stress concentration factors in pipes subjected to internal pressure and axial force are derived for a number of design cases based on classical shell theory. The effect of fabrication tolerances in simple butt welds is assessed. Analyses based on classical mechanics are compared with results from axisymmetric finite element analyses for verification of the presented methodology. Stress concentration factors are presented for circumferential butt welds in pipes welded together from pipes with different thicknesses, welds at buckling arrestors, welds at flanged connections in pipelines, and welds at ring stiffeners on the inside and the outside of the pipes. It also includes stress concentration factors at end closures in pipes for gas storage. Larger pipes are fabricated from plates with a longitudinal weld. This fabrication process introduces out-of-roundness in the pipes. The actual out-of-roundness is a function of internal pressure. An analytical expression for the bending stress in the pipe wall due to this out-of-roundness is presented. The derived stress concentration factors can be used together with a hot spot stress S–N curve for calculation of fatigue damage.     

水下钻孔爆破不同起爆方式的数值模拟

以连续介质力学和动力非线性有限元理论为基础,推导了炸药、岩石和水的ALE控制方程,采用多物质的ALE算法模拟了实际工程水下岩石钻孔爆破装药中不同位置起爆时爆炸产生的应力波在岩石介质中的传播过程。模拟结果表明：无论以何种方式起爆,端部效应现象始终存在,都会影响水下钻孔爆破上部岩石破碎质量;岩石与水接触面处由于反射波作用,提高了岩石爆破质量;两点起爆效果比单点起爆好,距两端1/4处同时起爆药包的爆破效果最好。研究结果可为水下钻孔爆破工程应用和安全施工提供参考。     

材料和衬套厚度对水润滑阶梯腔尾轴承力学性能有限元分析

建立不同材料和不同衬套厚度的水润滑阶梯腔动静压尾轴承三维实体模型,并用Workbench软件进行有限元力学性能分析.结果表明:轴承材料和衬套厚度对尾轴承的力学性能有比较大的影响.当尾轴承的外圈材料是45#钢,衬套材料为硬橡胶时,轴承具有较好的柔性和最优的力学性能;在设计尾轴承结构时,橡胶层厚度选为20 mm,则不仅具有较好的力学性能,而且还能够节省成本.     

环状粘弹层合悬臂薄壁圆柱壳的振动特性研究

文章采用传递矩阵法分析了悬臂边界条件下环状局部覆盖粘弹层合薄壁圆柱壳的振动特性。基于乐甫薄壳理论,结合粘弹性阻尼的变形协调关系和层间作用力关系,建立了基层和约束层薄壁圆柱壳的一阶状态微分方程,利用传递矩阵法推导了结构的整体传递矩阵,并通过高精度的精细积分方法进行求解,得到了固有频率、损耗因子和三维振型,探讨了约束阻尼层位置变化时对振动特性的影响,并通过有限元法进行了比较,通过算例验证了传递矩阵法对模态特性分析的有效性,前25阶模态以周向振动为主,最低阶固有频率对应的三维模态振型为(1,5),并且在悬臂端的振动位移最大,约束阻尼层覆盖位置对薄壁圆柱壳振动特性的影响较大。     

计及频率约束的潜艇环肋圆柱壳优化设计研究

基于多岛遗传算法,研究了环肋圆柱壳静水压力作用下,考虑强度和稳定性约束和频率约束时质量最轻的优化设计问题,讨论了强度约束和稳定性与频率约束以及材料、几何参数对优化结果的影响.环肋圆柱壳经优化后,壳板的质量比例大约是70%,肋骨质量占30%,并且随壳体的长径比(L/R)变化不大.环肋圆柱壳的优化中,肋骨的应力约束是主要约束,肋骨应力已经非常接近许用应力标准,其他应力、局部和总体失稳压力还有一定的储备.提高材料的屈服极限,可以显著降低总质量,但是肋骨也很接近许用应力标准.     

基于分枝定界法的环肋圆柱壳优化研究

基于分枝定界方法,研究了环肋圆柱壳静水压力作用下,考虑强度和稳定性约束时重量最轻的混合变量优化设计问题,讨论了强度约束和稳定性约束以及材料、几何参数对优化结果的影响.该方法能够有效求解环肋圆柱壳的混合优化问题,计算量小,精度高;环肋圆柱壳经优化后,壳板的重量比例大约是70%,肋骨重量占30%.并且随壳体的长径比(L/R)变化不大.环肋圆柱壳的优化中,肋骨的应力约束是主要约束,肋骨应力已经非常接近许用应力标准,其他应力、局部和总体失稳压力还有一定的储备.     

橡胶隔振器动态性能试验改进方法

橡胶隔振器作为舰艇上的主要抗冲击设备,其抗冲击性能直接关系到设备的安全。详述了橡胶隔振器的主要性能参数及其表征意义与相互关系,描述了动态性能试验的测试原理和几种测试方法,给出了自振衰减方法的试验装置原理与试验方法。以橡胶隔振器为试验对象,利用改造前和改造后的试验装置进行动态性能试验,并对试验结果进行分析对比。指出影响动态性能试验结果的几种关键因素主要是拉杆刚度、扣环刚度和非刚性连接,并提出了对试验装置的改进措施。