采用法兰螺栓连接的大直径耐压舱段结构设计方案研究

本文针对大直径耐压舱段结构提出6种法兰、螺栓连接设计方案,基于APDL建立了参数化的周向局部模型,法兰形式和尺寸、螺孔位置和数量可调,局部模型的结构强度分析效果与整体模型一致,且网格更为精细,使接触分析的计算量大大减少。计算表明,外法兰接触面会产生张开变形,导致螺柱受拉,其拉应力峰值明显大于内法兰但可控,同时采用内、外法兰能明显减小螺柱的拉应力,且法兰螺孔应力峰值均有下降;交错布置可间接提高螺栓的周向分布密度,提高连接部位的总纵弯曲强度。     

凹角处设舱壁的轴对称凹凸角舱段优化设计

对凹角处设舱壁的轴对称凹凸角舱段结构分别用迁移矩阵法及有限元方法进行了应力分析,对比了2种计算方法所求结果的差别.用迁移矩阵法对舱段结构的主要参数进行了强度优化,并分析了各参数对舱段最大表面应力的影响.用迁移矩阵法对凹角设舱壁与凸角设舱壁的凹凸角舱段分别优化,对优化后两舱段的应力控制、所需材料的最大厚度及重量进行对比分析,开创了一条用迁移矩阵法对潜艇结构进行优化计算的新路.     

LNG船疲劳强度评估及低温影响的讨论

以某LNG船为研究对象,建立三舱段有限元模型,并根据美国船级社薄膜型LNG船体结构疲劳强度指南,基于SN曲线法的疲劳积累损伤原理,分别采用名义应力和热点应力法,对船体典型节点进行疲劳强度评估,同时对计算结果进行分析;讨论低温下材料性能改变对节点疲劳寿命评估的影响。研究表明,采用常温下SN曲线进行LNG船疲劳强度评估是合适的。     

船用主轴法兰连接的有限元分析

针对某实船主轴的铰制螺栓法兰连接,采用有限元软件MSC.Marc对连接件进行三维实体有限元模拟分析,研究船用主轴在工作载荷下的工作工况。通过计算得到铰制紧配螺栓法兰连接在螺栓预紧力、螺栓过盈和主轴扭矩推力的影响下各部件的应力和变形情况。计算结果显示:法兰连接中最大应力出现在螺栓中;法兰上的应力水平并不高,且法兰盘上铰制孔到法兰盘边的应力较小。     

储汽筒椭圆形封头及人孔结构应力和疲劳分析

本文采用二维轴对称有限元模型计算了储汽筒封头及人孔结构在设计工况下的应力分布，运行工况下温度场以及内压和热压力耦合作用下的应力分布，并对其作了疲劳分析。同时对三维计算模型用二维轴对称模型在设计工况下的计算结果进行了比较，验证了二维轴对称模型的保守性。并按照《钢制压力容器－分析设计标准》（ＪＢ４７４２－９５）进行 力和疲劳评定。     

凸角处设舱壁的轴对称凹凸角舱段优化设计

对凸角处设舱壁的轴对称凹凸角舱段结构分别用迁移矩阵法及有限元方法进行了应力分析,对比了2种计算方法所求结果的差别;用有限元方法对舱段结构的主要参数进行了强度优化,并分析了各参数对舱段最大表面应力的影响,对优化前后的设计方案用迁移矩阵法进行验证.本研究方法是用有限元法对舱段参数进行优化并用迁移矩阵法对优化数据进行最终计算,以确定设计参数的一种设计方法,是凹凸角舱段优化设计中一种行之有效的方法.     

深水立管法兰接头的有限元分析

针对深水立管法兰式接头,提出一种确定螺栓预紧力的方法,并采用有限元法对其进行了强度分析。考虑到接头的几何不对称性,采用三维整体建模,通过ANSYS软件的预紧单元模拟螺栓的预紧行为,使用接触单元模拟各部件之间的相互作用。按照API规范对接头的等效膜应力、等效弯曲应力与许用应力进行校核。在接头整体分析的基础上,建立螺纹的二维轴对称模型,进行局部应力分析。计算中使用参数建模法,法兰接头、螺纹的几何尺寸、材料性质和载荷等均可方便地更改。     

导管架式海上风机基础频域疲劳分析

海上风机基础长期受到环境载荷作用，其管节点、过渡段等薄弱部位易产生疲劳破坏，需进行疲劳强度校核。通过有限元软件建立结构模型，参考DNVGL-RP-C203划分结构有限元网格。由AQWA计算波浪载荷，Bladed计算风机气动载荷，使用APDL命令流快速加载、求解并读取结构应力。采用谱分析方法计算载荷单独作用下的结构应力谱，使用谱叠加原理计算风浪同时作用下的结构应力谱，采用Dirlik解析式计算疲劳寿命，完成疲劳校核，并给出优化建议。     

船用堆温度不对称偏环路运行安全分析

本文以船用反应堆为研究对象,利用RELAP5/MOD3.2程序建立一维系统模型,对蒸汽发生器给水故障引起的反应堆温度不对称偏环路运行进行计算分析。计算结果表明:蒸汽发生器给水故障时,反应堆压力容器的左、右环路进口冷却剂温差会出现大于10℃的情况;当蒸汽发生器维持给水流量小于40%时,反应堆的温度不对称偏环路运行会导致异常环路的蒸汽发生器压力、温度存在较大波动,不利于系统的运行控制和稳定。     

基于ANSYS的船闸混凝土非线性仿真分析

以长洲水利枢纽1#船闸上闸首为例,采用有限元软件,对施工期闸首混凝土浇筑模拟计算,考虑水化热、外界气温、浇筑层厚度之间的相互影响,对闸首混凝土温度变化进行分析。并以温度场的计算成果为前提,采用顺序耦合法对闸首结构混凝土的浇筑进行热-结构耦合计算,分析施工期混凝土结构的应力变化情况。通过对计算成果合理性的验证表明,利用有限元法可较好地对船闸结构进行整体稳定、应力、应变等全方位计算,且具有精度高、形象直观等特点,更好的模拟施工条件对船闸裂缝的影响。     

核反应堆废水放射性浓度在线监测技术研究

核潜艇反应堆废水放射性浓度监测,一般采用取水样,制备样品再进行测量的β监测法,操作繁琐,耗时较长,本文从分析核潜艇反应堆一回路水中裂变及活化产物核素的组份及随时间的变化规律入手,对影响测量精度的核素组份,能谱,半衰期,γ发射率等因素进行了分析和误差计算。从理论上论述了该反应堆废水放射性浓度监测采用“γ”法进行连续,快速测量的可行性。提出了标定试验,误差修正等设计思想。     

扁平及圆柱形耐压舱段结构的边界效应研究

本文主要研究椭圆形、圆形横截面的扁平壳及圆柱壳耐压舱段结构的边界效应,在工程实际范围内选取椭圆柱壳的长、短轴比例参数,基于理论分析和有限元参数化计算得到无量纲的应力系数等结果,分析了端部固支边界导致的长、短轴端部弯曲应力、中面应力波动的纵向影响范围和周向特征,以及扁平舱段中部典型跨的稳定应力随舱段长度的变化情况,并与环肋圆柱壳舱段结构的边界效应进行了规律对比,同时还分析了相邻椭圆形环肋骨对扁平耐压舱段端部壳板的加强效果.     

基于响应面法的船底纵桁结构优化设计

提出基于响应面法的船体结构优化方法,对一艘76 000 DWT散货船货舱段的双层底纵桁进行优化设计以验证该方法的实用性。在不同板厚尺寸、相同载荷作用下进行纵桁参数的敏度分析,选取适合的参数作为自变量。在计算出最大相当应力、最大剪切应力的基础上,应用响应面法的正交组合设计试验方法,得出该舱段船底纵桁最大应力与结构尺寸的函数表达式。以结构重量最轻为目标函数,在结构强度、规范要求最小厚度的约束条件下,对该舱段的船底纵桁结构厚度进行优化。     

大型矿砂船货舱段结构强度的有限元分析

大型矿砂船(VLOC)具有船体尺度大、载荷高等特点,对高应力区可能产生应力集中的重要结构构件、节点必须进行三维有限元强度计算分析。以250000 DWT大型矿砂船为研究对象,采用通用软件MSC/PATRAN建立舱段结构有限元模型,按照ABS船级社规范,使用SAFEHULL软件,实现了舱段结构强度的有限元计算分析,对货舱段主要构件进行了直接强度评估,保证了大型矿砂船船体结构的强度安全。     

浮式核电站的堆舱安全壳舱段温度场和温度应力分析

参考俄罗斯的"罗蒙诺索夫"号浮式核电站的总布置示意图以及相关文献资料,本文设计一个浮式核电站的堆舱安全壳舱段并建立有限元模型。在堆舱安全壳舱段的温度场计算中,本文将舱段依照结构划分为75个封闭腔室,并假设任一腔室内空气温度保持恒定。根据封闭无源空腔的热流量守恒,计算出舱段内各个腔室的空气温度。将腔室空气温度带入有限元分析软件Abaqus进行舱段温度场计算,得到舱段的温度分布。采用顺序耦合法计算舱段的温度应力,在设置舱段的力学边界条件后,将温度场作为预设场施加在舱段力学有限元模型上,有限元分析软件Abaqus进行计算,得到舱段的温度应力分布。     

基于有限元法的内河油船货舱段结构强度计算

基于有限元法采用MSC.Patran/Nastran对3 000t内河油船货舱段满载下的最危险受力状态进行强度计算,并结合CCS规范和指南分别从模型建立、载荷计算、应力分析等方面论述结构分析方法,结果表明该油船船体主要构件满足强度规范要求。     

海上单桩风力发电平台简化设计

采用在欧洲已经进行商业化运作的独立桩双段结构，桩基础采用带有过渡段的单桩。塔架上的风力发电机采用丹麦Vestas公司的V80风力发电机。参考DNV-OS-J101和API-RP-2A中的工作应力设计法，进行结构静力、桩基础的承载力，涡激振动、疲劳寿命，结构动力学等分析。静力分析分析极端环境下的组合工况；桩基础主要计算桩的轴向承载力和校核水平承载力，并采用有限元模型模拟桩土相互作用；涡激振动分析主要考虑不同风速下塔架的升力以及引起的横向振动；疲劳分析根据涡激振动分析的结果利用S-N曲线对基础寿命进行了评估；动力学分析求出了结构的固有频率，并进行了波浪力作用下的瞬态历程分析。     

地质调查船月池结构局部强度评估及优化

采用直接计算法对地质调查船的月池结构强度进行评估。对调查船全船建立有限元模型,并对月池结构进行细化;考虑月池区域局部载荷最大的工况,利用频域内的三维势流理论和设计波法计算地质调查船在各工况下的波浪载荷,同时考虑各工况下月池结构处井架支脚的支反力,进而计算月池结构在不同工况下的应力响应。参考散货船结构强度直接计算分析指南对月池结构强度进行评估,对不满足许用应力标准的结构给出了优化方案并进行了进一步的校核。结果表明,三维势流理论和设计波法为带有月池结构的船舶波浪载荷的计算提供了有效的技术手段,采用直接计算法所得到的评估结果可为该类船舶的设计开发提供参考。     

用节线法计算悬索桥缆形

采用节线法对悬索桥进行初始平衡状态分析,编制 MATLAB 计算程序,计算了实例的缆索线形及其无应力长度等主要参数;同时利用 MIDAS 对程序的计算结果进行了分析对比。最后以 MATLAB 计算结果为边界条件建立 ANSYS 有限元模型,进行结果分析,验证了节线法在进行悬索桥初始平衡状态分析时不很精确的结论。     

基于舱段模型的大开口甲板结构稳定性分析与设计

针对某大开口舱段结构,采用有限元方法（FEM）对比分析3种计算模型位移载荷作用下第1层甲板纵骨轴向应力的分布.计算结果表明,该应力分布存在较大程度的不均匀性,采用双层板架模型或立体舱段模型能获得较准确的纵骨轴向应力分布.同时,分析2种基于稳定性要求的大开口甲板纵骨设计理念的优劣.为合理利用结构材料,均衡各区域纵骨的稳定性储备,建议在设计甲板纵骨时要考虑大开口甲板纵骨轴向应力分布的不均匀性.