T型接头拘束裂纹试验方法研究

根据日本钢结构协会的调查,焊接裂纹的产生,以接头形式而言,T型接头占30％。十字型接头占54％。以裂纹产生部位而言,这两种接头型式的根部裂纹占80％。因此,如何评定T型接头中产生根部裂纹敏感性是钢材工艺焊接性评定的重要内容。目前,我国只有检验焊条用的T型接头焊接裂纹试验方法,而无检验钢材用的T型接头拘束裂纹试验方法。我们结台国外采用的T型可变拘束裂纹试验方法,做了五种T型接头拘束裂纹试样的试验;测定了每种试样的拘束度;确定了拘束度与冷裂纹率的关系。试验结果得到试样拘束度递减顺序基本与裂纹率递减顺序相吻合。本文建议:应根据实际结构的拘束度选择具有相应拘束度的T型接头裂纹试样进行抗裂性试验,同时选择施工的最低环境温度为试验温度,并按钢材特性选择合理的焊接工艺规范。     

抗裂性试板弯曲拘束度的计算

研究焊接裂缝的各种试验中,首先要遇到的问题的模拟焊接结构的拘束度。自从1967年对拉伸拘束度有了正式的定义,就开始了对拘束程度的定量计测,但是,迄令这方面的工作绝大多数仍限于拉伸拘束度。然而,接头型式、焊缝横断面等要素在板厚方向几乎不可能是均匀的或对称于厚度中央的,特别在角焊缝的情况尤为突出,因此,为     

双层加筋板水下声振耦合特性研究

文章以双层加筋板为对象,分别采用传统的结构有限元耦合声学边界元(FEM/BEM)方法和结构有限元/声学自动匹配层(FEM/AML)直接声振耦合计算方法,计算了结构水下辐射噪声,并对两种方法进行对比分析,验证了FEM/AML直接声振耦合算法的准确性及高效性。在此基础上,采用FEM/AML直接声振耦合计算方法研究了双层加筋板结构单面触水的声振耦合特性,分析了载荷位置、载荷的性质,双层板的板厚、筋板的厚度以及布置方式等结构参数对辐射噪声的影响。     

结构频带振动声辐射的有限元结合频率均方声压法数值计算北大核心CSCD

[目的]为了预报受频带激励的振动结构声辐射,[方法]利用有限元法(FEM)和频率均方声压法(FAQP),对受频带激励的结构振动声辐射问题进行数值计算研究。首先,通过有限元软件计算加筋圆柱壳在频带激励下表面质点速度的频率响应;然后,将结构表面质点速度转化为法向振动速度,再计算频带内的平均能量源(包括声强源、声压源和速度源);最后,通过FAQP法计算频带声压级,并与FEM和边界元法(BEM)计算的FAQP结果进行对比。[结果]结果表明,FEM和FAQP结合的方法可用于计算受频带激励结构的1/3倍频程的频带平均声辐射,且FEM和FAQP结合的方法具有较好的稳定性,计算频率更高,无需逐个频率计算再平均的过程。[结论]FEM和FAQP结合的方法可以作为一种适用于中、高频频带的内噪声预报方法。     

结构频带振动声辐射的有限元结合频率均方声压法数值计算

[目的]为了预报受频带激励的振动结构声辐射,[方法]利用有限元法(FEM)和频率均方声压法(FAQP),对受频带激励的结构振动声辐射问题进行数值计算研究。首先,通过有限元软件计算加筋圆柱壳在频带激励下表面质点速度的频率响应;然后,将结构表面质点速度转化为法向振动速度,再计算频带内的平均能量源(包括声强源、声压源和速度源);最后,通过FAQP法计算频带声压级,并与FEM和边界元法(BEM)计算的FAQP结果进行对比。[结果]结果表明,FEM和FAQP结合的方法可用于计算受频带激励结构的1/3倍频程的频带平均声辐射,且FEM和FAQP结合的方法具有较好的稳定性,计算频率更高,无需逐个频率计算再平均的过程。[结论]FEM和FAQP结合的方法可以作为一种适用于中、高频频带的内噪声预报方法。     

基于压条拘束的薄板接头焊接失稳控制

将焊接试验与数值模拟相结合，对采用压条拘束控制的2种典型焊接接头失稳变形机理进行了研究。基于热-弹-塑性有限元方法，分别再现5mm厚对接接头和T型接头在常规自由态和压条拘束下的焊接过程，将2种接头计算得到的面外变形与焊接试验后测量的面外变形进行对比，从而验证所采用的有限元计算方法的准确性。分别计算对接接头与T型接头在不同压条拘束距离下的面外变形，并分析拘束距离对2种接头焊接失稳变形的控制效果；比较不同拘束距离下接头的焊接温度场及固有变形，阐明压条拘束控制2种焊接接头失稳变形的机理。结果表明：施加压条拘束使对接接头的纵向固有收缩和横向固有弯曲均减小，从而控制其焊接失稳变形；T型接头施加压条拘束后，几乎不影响纵向固有收缩，但使得横向固有弯曲显著减小，从而达到控制焊接失稳变形的效果。     

4600TEU小型超巴拿马型集装箱船结构设计

简要介绍了4600TEU集装箱船的结构设计特点和货舱段结构的FEM直接计算方法,以及经计算分析后对原结构的优化调整。     

基于高频连分式与有限元法的水下结构瞬态分析方法

本文针对水下结构与无限声学水域的流固耦合问题,建立了基于比例边界有限元法(SBFEM)连分式和有限元法(FEM)的瞬态分析方法。该方法分别采用SBFEM高频连分式和FEM方程模拟无限水域和水下结构等有限域。基于其耦合项,建立了连分式与FEM耦合公式。通过数值算例,讨论了连分式阶数对计算精度的影响,比较了连分式法和SBFEM卷积积分的计算效率。数值结果表明高频连分式可准确模拟无限水域的高频特性,并随着连分式阶数的增多,可合理模拟无限水域低频特性。该方法继承SBFEM的精度高、离散单元少等特点,又避免了其卷积积分,提升了计算效率,为水下结构瞬态响应分析提供了一种高效方法。     

4600TEU小型超巴拿马型集装箱船结构设计

简要介绍了4600TEU集装箱船的结构设计特点和货舱段结构的FEM直接计算方法,以及经计算分析后对原结构的优化调整.     

岸边集装箱起重机金属结构数值仿真

以岸边集装箱起重机金属结构作为计算模型，依据(欧洲起重机械设计规范)(FEM)，以及岸边集装箱的具体工作工况对起重机进行载荷组合计算。利用ANSYS有限元软件进行数值仿真，采用多种单元混合建立模型。该模型对起重机的静强度、刚度以及工作工况下由于大车、小车起制动所引起的冲击载荷、非工作风下起重机的强度和应力等进行综合分析。还利用大位移非线性方法对起重机前拉杆进行了计算分析。     

焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响

采用灰铸铁试样,以焊接冷裂纹三要素中的拘束应力和组织结构为研究方向,采用直Y型坡口焊接裂纹试验法,研究了焊接残余应力对灰铸铁焊接冷裂纹的影响.研究结果表明:焊后通过对焊缝进行全覆盖超声冲击,一方面可以大幅度改善焊接结构的残余应力,经超声冲击处理后的试样焊缝测量点的残余应力σ1分别为-53MPa、-57MPa,σ2分别为-37MPa、-80MPa;另一方面可以加速焊缝石墨球化过程,消除半熔化区白口组织.因此焊后合理的超声冲击处理能够从拘束应力和淬硬组织两方面抑制焊接结构冷裂纹的产生.超声冲击处理减少焊接残余应力的效果和热处理相似.     

基于混合法的内部结构声分析

有限元法（FEM）是广泛接受的分析耦合结构声（SA）系统动力响应的预报工具。由于随频率增加计算模型也增加导致基于单元的方法在实际中约束在低频段。一种替代方法是基于间接Trefftz法的基于波动方法（WBM）。但WBM的不足之处在于高计算效率只针对中度复杂的几何模型。为了利用两者的优势：FEM的广泛应用和WBM的高收敛特性,提出了混合FE-WB预报法（FEM-WBM）。基本原理是将FE模型中较大且几何简单的部分采用WBM代替。得到的耦合模型仍具有较少的自由度。简要描述了FEM、WBM以及混合FEM-WBM的理论基础。最后将该方法应用于一个简单的结构声模型,理论分析结果与数值仿真计算结果吻合较好,该混合方法有潜力覆盖中频段。     

3 600 TEU集装箱船货舱段结构强度的直接计算分析

简要介绍了3 600 TEU集装箱船货舱段结构的FEM直接计算分析,以及经计算分析后对原结构的优化调整.     

顶浪、斜浪中复合材料双体艇艇体结构耦合响应数值分析

采用流固耦合（Fluid-Structure Interaction,FSI）的艇体波浪载荷和结构响应的数值分析方法,对顶浪、斜浪中复合材料双体艇结构的动态响应进行研究。分别建立了完整的复合材料艇体有限元模型以及流场模型,基于数值水池造波技术,通过计算获得了顶浪、斜浪中复合材料艇体结构的时域动态响应结果,选取高应力梯度区域,通过网格加密重构同时获得了复合材料的层间应力。选取具有代表性的前10大等效应力与内外面板最值主应力,在将 FSI与传统基于经验公式的有限元法（Finite Element Method,FEM）的结果对比中发现,FSI中拱、中垂的计算结果更接近于 FEM弯扭组合工况,而采用《钢制双体船直接计算指南》计算复合材料双体艇时,所用经验公式的顶浪航行波浪载荷计算值偏小。     

顶浪、斜浪中复合材料双体艇艇体结构耦合响应数值分析

采用流固耦合(Fluid-Structure Interaction,FSI)的艇体波浪载荷和结构响应的数值分析方法,对顶浪、斜浪中复合材料双体艇结构的动态响应进行研究。分别建立了完整的复合材料艇体有限元模型以及流场模型,基于数值水池造波技术,通过计算获得了顶浪、斜浪中复合材料艇体结构的时域动态响应结果,选取高应力梯度区域,通过网格加密重构同时获得了复合材料的层间应力。选取具有代表性的前10大等效应力与内外面板最值主应力,在将FSI与传统基于经验公式的有限元法(Finite Element Method,FEM)的结果对比中发现,FSI中拱、中垂的计算结果更接近于FEM弯扭组合工况,而采用《钢制双体船直接计算指南》计算复合材料双体艇时,所用经验公式的顶浪航行波浪载荷计算值偏小。     

波浪作用下斜坡上护面块体断裂破坏的数值模拟

基于FEM/DEM方法建立原型尺度数值模型,模拟波浪荷载作用下斜坡上护面块体内部的应力分布和断裂破坏过程。其中结构物所受的波浪力采用微幅波的理论解计算,块体之间的运动、接触以及块体变形采用FEM/DEM方法模拟。采用基于势函数的罚函数法计算块体之间的接触力,采用Single/Smeared破坏模型模拟混凝土块体开裂,采用中心差分法的显式积分算法进行数值求解计算。分别采用文中数值模型与ANSYS模型对自重作用下块体的应力进行比较分析,给出了块体碰撞破坏的两种形式,验证了数值模型应力和变形计算的精度。通过数值模拟给出了不同波浪荷载下斜坡上护面块体的运动、内部应力分布、裂缝形成和断裂过程,给出了不同点的应力历时曲线,探讨了块体的应力变化和断裂破坏的特性。     

纯横荡和旋臂试验的数值模拟

随着计算机技术和粘性流理论的发展,计算流体力学方法逐渐成为研究船舶操纵性的重要方法.拘束船模试验是获得船舶水动力导数的重要方法,而获得水动力导数也是船舶操纵性CFD的重要目标之一.讨论了如何利用CFD方法对不带自由面的船模旋臂实验和纯横荡试验的数值进行模拟,求取船模的位置导数和旋转导数.利用该方法对我海军某型舰船模的纯横荡试验进行模拟,并得到了定性结果,为拘束船模实验的CFD方法研究提供了有益的经验.     

统计能量法计算水下圆柱壳辐射噪声准确性的验证与分析

[目的]统计能量法(SEA)是解决结构高频振动与声辐射问题的有效方法,但是该方法通常假定流体为"轻质流体",在分析水中结构时其计算结果可能不准确。[方方法]分别运用SEA方法和有限元耦合边界元法(FEM/BEM)计算水下圆柱壳模型的辐射声压级,以验证SEA预报水下圆柱壳辐射噪声的准确性。运用SEA计算不同的子系统划分方式和不同的内损耗因子误差时圆柱壳的辐射声压级,分析影响SEA计算结果准确性的因素。[结结果]在400 Hz以下时SEA和FEM/BEM的计算结果相差很大,在400 Hz以上基本一致;不同子系统的划分方式造成的误差在5 dB左右;内损耗因子误差100%时造成的误差在2~3 dB。[结论]通过研究发现,在模态密度足够时可以使用SEA计算水下圆柱壳的辐射噪声,对于低频沿周向划分子系统不可靠,可能导致计算结果不准确;对于高频沿周向划分子系统比沿轴向划分子系统得出的计算结果更准确;对于能量高的子系统其内损耗因子误差对仿真结果影响更大,应采取更精确的方式确定其内损耗因子。研究结果对于运用SEA研究水下结构振动与噪声问题有一定参考价值。     

统计能量法计算水下圆柱壳辐射噪声准确性的验证与分析北大核心CSCD

[目的]统计能量法(SEA)是解决结构高频振动与声辐射问题的有效方法,但是该方法通常假定流体为"轻质流体",在分析水中结构时其计算结果可能不准确。[方方法]分别运用SEA方法和有限元耦合边界元法(FEM/BEM)计算水下圆柱壳模型的辐射声压级,以验证SEA预报水下圆柱壳辐射噪声的准确性。运用SEA计算不同的子系统划分方式和不同的内损耗因子误差时圆柱壳的辐射声压级,分析影响SEA计算结果准确性的因素。[结结果]在400 Hz以下时SEA和FEM/BEM的计算结果相差很大,在400 Hz以上基本一致;不同子系统的划分方式造成的误差在5 dB左右;内损耗因子误差100%时造成的误差在2~3 dB。[结论]通过研究发现,在模态密度足够时可以使用SEA计算水下圆柱壳的辐射噪声,对于低频沿周向划分子系统不可靠,可能导致计算结果不准确;对于高频沿周向划分子系统比沿轴向划分子系统得出的计算结果更准确;对于能量高的子系统其内损耗因子误差对仿真结果影响更大,应采取更精确的方式确定其内损耗因子。研究结果对于运用SEA研究水下结构振动与噪声问题有一定参考价值。     

数值波浪水池及顶浪中船舶水动力计算

基于粘流理论建立了三维数值波浪水池,模拟了非线性波浪,并对规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力进行了计算.数值模拟中,控制方程-RANS方程和连续性方程使用有限体积法离散,非线性自由面采用VOF方法处理;在入口边界模拟柔性造波板运动产生入射波,使用位于波浪水池尾部的人工阻尼区消波.给出了非线性规则波的模拟结果以及规则波顶浪中前进的拘束船模的水动力计算结果,并与理论解及DUT(Delfi University of Technology)的试验数据进行了比较,二者吻合良好.