大开口船弯扭耦合振动分析

本文探讨了用计及剪切和翘曲影响的薄壁梁有限元方法来计算大开口船弯扭耦合振动的特性,导出了抗扭箱对增加船体扭转附加刚度的计算公式,并作了数值计算和实验研究。按本文方法编制的计算程序,除能进行弯扭耦合振动分析外,还能计算垂向或水平扳动以及扭转振动。     

应用半无矩壳理论进行船体应力-变形分析及模型试验研究

本文将半无矩壳理论加以扩展,应用于变断面、具有剖面突变的复杂船体结构分析中。应用加权余量法推导出单元刚度矩阵和单元载荷矩阵。给出了棱柱形舱段、非棱柱形舱段和横舱壁三种单元模型并编制了计算程序。本文的方法比薄壁梁理论更加精确,且能综合考虑船体弯曲、扭转及横向变形的耦合响应。通过模型试验和分析比较,表明本文方法比常规有限元法具有数据量小、计算速度快等优点。     

船体扭转强度分析

本文讨论了以有限元法和薄壁梁理论为基础的船体扭转强度分析方法。把船体横截面离散为薄膜和杆组成的有限元模型,使薄壁梁截面特性计算规格化。文中采用了C.F.Kollbrunner改进的薄壁梁扭转理论和K.Haslum提出的非棱柱薄壁梁的衔接条件。对突变截面公共面积、附属结构、扭转载荷以及扭转应力计算作了讨论。     

有双壳构造的大开口船体剖面扭转强度分析

本文用解析法分析了有双壳构造的大开口船体剖面的扭转强度。对开式和闭式薄壁剖面都以ω=∫(P—)dA来定义剖面上各点的扇性面积坐标(对开口剖面=0),因而可用以计算有开口薄壁和闭式薄壁构造组合的船体剖面的扭转特性。用BASIC语言编制了程序,可较准确地算出剖面的扭心、扇性惯性矩J_ω、纯扭转惯性矩J_k、对扭心的惯性矩I_p以及闭剖面限制扭转的有关参数和,并输出剖面上各点的扇性面积坐标ω_0和扇性面积静矩ω的分布。     

集装箱船弯扭耦合振动分析

本文基于薄壁结构力学基本理论，提出了一种适合于大开口集装箱船弯扭耦合振动分析的薄壁梁有限元模型。该模型考虑了翘曲、剪切及剖面转动的影响，以及货舱大开口和抗扭箱（甲板梁）引起的结构不连续性。其例中，计算结果与三维有限元分析结果、模型试验结果相当吻合，而薄壁梁有限元的计算效率要高得多，算例还表明抗扭箱（甲板梁）对提高集装箱船的抗扭刚度有十分重要的意义。     

芯层可压缩的夹层梁动态刚度矩阵研究

该文推导了考虑芯层垂向压缩变形影响的夹层梁的动态刚度矩阵,为动态刚度矩阵方法提供了一种新的单元类型。首先给出了一种考虑夹层梁芯层垂向压缩变形影响的夹层梁位移模式,推导了相应的夹层梁动能和势能,根据Hamilton原理推导了其控制微分方程,按动态刚度矩阵的一般推导过程推导了考虑芯层垂向压缩变形影响的夹层梁动态刚度矩阵。计算结果表明文中推导的夹层梁动态刚度矩阵是正确可靠的;在夹层梁的动态刚度矩阵推导和高频振动计算中考虑芯层垂向压缩变形是合理的。     

船体薄壁梁的二次剪流和二次扭矩

将船体作为阶梯薄壁梁,用薄壁梁的约束扭转理论进行扭转强度分析的方法,是目前国内外造船界普遍使用的方法。 本文讨论了翘曲约束引起的二次剪流的计算问题,提出了一个适于用电子计算机计算的规格化的方法,并简单介绍了依据此方法编制的计算程序。 本文还通过对二次剪流直接积分,证明了二次扭矩和双力矩之间的微分关系式在具有闭室的薄壁梁的情形下同样成立。     

基于船体梁的船体弹性变形预报方法

将船体简化成一根两端完全自由、质量和刚度沿船长方向分布不均匀的变截面梁,采用迁移矩阵法算出船体梁的固有频率和振形;将三维势流理论和结构动力学方程相结合,求出船体振动的主坐标,再利用模态叠加原理得到计算点的幅频位移响应;利用谱分析方法计算不同工况时的船体变形,并根据雷利分布得到其统计值。以某船为例,利用该方法计算船体相对变形,并对结果进行分析,得到了船体变形随着航速大小和浪向角改变的规律。     

梁状浮筏隔振系统的降价建模方法

本文提出了一种梁状浮筏隔振系统结构形式。该系统是由２根自由－自由梁和连接民梁、梁与基础的弹簧及阻尼组成。为了减少在动力分析和结构动力优化设计中的计算工作量，本文提出了一种降价建模方法。由该方法得到的降价系统，能够很好地保留由示缩聚有限元模型建立起来的系统低阶动特性。与部件模态综合法相比，该方法形成降价系统的总刚度矩阵和质量矩阵过程简单，且计算结果通常不需要坐标转换即可求得系统的动力响应， 实例计算     

船体梁扭转极限承载能力的有限元分析

在船体梁扭转极限承载能力的有限元计算中,对于比较大而且形状复杂的结构,需要采用足够多的单元数来模拟其真实的破坏模态,因而会耗费大量的CPU计算时间和硬盘空间,并且往往因为单元数太多而使数值计算变得不现实.本文采用弹塑性有限元对箱形薄壁梁进行了一系列扭转屈曲数值计算,分析了不同参数对箱形薄壁梁极限扭矩的影响,根据计算结果提出了一个修正粗糙网格有限元计算结果的修正系数,采用此修正系数可以在数值计算中节省大量的CPU计算时间和硬盘空间.     

3800箱集装箱船总纵强度计算两种方法对比研究

本文对3800箱集装箱船进行了整船有限元分析,计算了在设计静水弯矩、波浪弯矩、水平弯矩和扭矩作用下的船体总纵强度,并与基于薄壁梁扭转理论的总纵强度计算结果进行了比较,对两种方法的应用前景作出评论。     

自升式平台整体结构的三维系统可靠性分析

为使自升式平台整体结构三维系统可靠性计算模型更加贴近实际结构,建立基于空间刚架结构和空间薄壁结构两种系统可靠性分析模型.以三维梁元模拟空间刚架结构,以杂交梁元和加筋板格元模拟空间薄壁结构,并推导加筋板格元的修正刚度矩阵和反向结点力向量,弥补了计算反向结点力向量时采用等剪应力矩形元替代加筋板格元的不足,最后运用改进的分支限界法搜索主要失效路径并结合PNET法计算系统失效概率,通过实例对自存和作业等工况下平台系统可靠性进行计算,对比两种系统可靠性模型的优缺点,给出工程设计建议.     

含裂纹Timoshenko梁自由振动分析

提出了基于传递矩阵法的含裂纹Timoshenko梁自由振动分析方法。将含裂纹Timoshenko梁结构划分为裂纹、左段完整梁、右段完整梁三部分,梁内裂纹等效为无质量的扭转弹簧,分别推导出各部分的传递矩阵以及含裂纹Timoshenko梁的总体传递矩阵,根据具体的边界条件将总体传递矩阵简化成2×2的矩阵,并得到相应的解析频率方程,求解方程即可得到裂纹梁的各阶固有频率。通过数值算例验证了文中方法的有效性并得到相应结论。     

船体梁约束扭转极限承载力计算的简化逐步迭代法

船体梁约束扭转极限承载力计算由于问题复杂至今未有理论解，只能用非线性有限元方法计算，效率很低。论文通过对25块实船板格的非线性有限元分析，引入板的柔度系数，构建了加筋板格的剪切应力与应变关系，提出了船体梁约束扭转的变形和应力假设，构造了船体梁约束扭转的简化逐步迭代计算方法，编制了相应的计算程序。实船算例表明，所提出的剪应力与应变关系和约束扭转极限承载能力的计算方法与非线性有限元方法相比，具有较高的精度和效率，可应用于船舶与海洋平台结构以及各类薄壁梁约束扭转极限强度的计算。     

平面框架结构中变截面杆件的刚度计算

矩形截面抛物线楔形梁作为一种变截面杆件在平面框架结构中经常使用。本文通过求矩形截面抛物线楔形梁的单元柔度系数、刚度系数,提出了平面框架结构中矩形截面抛物线楔形梁的单元刚度矩阵。     

快速组合火车渡轮模型实验研究

快速组合渡轮是由两条驳船联接而成，在联接处可以纵向相对转动。根据两驳船在联接处力的传递特征，分别采用薄壁梁弯曲方程和约束扭转方程作为相似模拟的控制方程，进行了相似模型设计和实际船舶与模型的外力转换。在模型试验中，从组合渡轮的实际受力状态出发，模拟了不同的外力组合，得到了联接附体及其附近的部分船体上的应力分布规律。     

船体弯扭耦合振动计算研究

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁理论和Ｂｅｎｓｃｏｔｅｒ理论,建立了分析船体结构弯扭耦合振动的薄壁梁有限元模型。该模型能考虑翘曲和剪切变形的影响,能精确描述船体薄壁梁的纯弯状态和非均匀扭转,适用于任何形状的船体横剖面。重点讨论了翘曲位移协调问题,提出了新的船体不同剖面形式梁段间的翘曲位移协调方法。本文还讨论了船体薄壁梁计算模型的简化问题。数值算例证实了本文方法的正确性。     

复杂薄壁建筑物断面特性判定及几何参数的图论处理

针对目前薄壁结构领域存在的断面特性判定及几何参数计算的复杂性,将图论法的理论引入计算程序的前处理部分,可以很方便地对薄壁断面的几何参数进行计算,得到扇性坐标、扭转函数、扇性静矩等,从而为后面的弯曲分析、扭转分析、乃至动力学时程响应计算打下基础。数值算例的检验结果表明,计算机得到的结果与人工计算的相一致,但耗时却大大缩短,这一特点可以应用于结构设计师在结构的初始设计时调整截面的几何参数,从而可以大大提高结构设计的效率。     

十四参数高精度空间梁单元

为在大型杆系结构的分析计算中能考虑轴向力作用引起的二次矩效应，克服常规空间梁单元存在的不足，首次运用十四参数高精度空间梁单元，并推导出相应的单元刚度矩阵。为使用方便，同时给出凝聚后的十二参数空间梁单元刚度矩阵。     

基于系统矩阵法的船舶推进轴系扭振程序开发

针对船舶推进轴系扭转振动集总参数模型图,建立扭转振动的微分方程组,叙述了使用系统矩阵法处理自由振动和强迫振动的方法,以及如何处理复阻尼矩阵,将振动微分方程组转化成线性方程组,同时介绍了刚度矩阵、惯量矩阵、阻尼矩阵的构成形式,以及各种形式阻尼的处理方法.本文使用MATLAB软件编制了扭振计算程序,计算结果与MAN公司软件对比,误差在可接受的范围内.