关于结构弹性固定端固定程度的意见与计算方法

一、问题的提出弹性固定端是结构中介于理想的自由支持与刚性固定之间的一种支座,在船舶结构计算建立力学模型时常会遇到,因此弹性固定端的概念在结构分析和计算中相当有用。     

船体平面板架振动近似计算方法

本文提出了船舶上常见的四周任意固定(包括弹性固定)的平面板架振动的近似计算方法,它与“船舶设计实用手册”中的近似方法同样简便,并能计算后一方法不能计算的由端部固定条件不对称梁组成的平面板架。本文还将近似方法与有限元法计算进行了比较。由比较表明:无论对于端部固定条件对称还是非对称的平面板架,本文近似方法均比较准确。文中还探讨了四周任意固定(包括弹性固定),由数量足够多的纵、横梁组成的平面板架振动的简便计算方法。     

基于ANSYS的高桩码头轨道梁内力分析

采用ANSYS软件对移动机械荷载作用下轨道梁的刚性支承和弹性支承进行有限元模拟,得到不同模型下的结构内力以及支座反力。对计算模型的结果进行对比分析,并探讨支座刚性系数变化对弹性支承轨道梁结构内力的影响。计算结果表明:分布弹性支承对支座处弯矩有较好的削峰效果,也能起到减小跨中弯矩的作用,轨道梁结构内力宜采用分布弹性支承连续梁模型计算;采用不同桩基时支座刚性系数的变化对结构内力影响较小,适当增大支座刚性系数对结构安全有利。     

舰船上层建筑端部及舷侧大开口应力集中分析和光弹性实验

建立了××型舰艉部分段详细的有限元模型,应用MSC.Nastran软件进行了分析计算,给出了艉部分段整体应力分布状况;分别对比分析了上层建筑端部过渡和舷侧开口的两种设计方案,并计算了上层建筑端部和舷侧开口处的应力集中系数.同时对××舰做了光弹性实验,实验与有限元结果吻合较好,表明了两者结果的有效性.文中还讨论了船舶结构应力集中分析中基准应力的选取问题,所建议的基准应力可以使相应的应力集中系数符合设计人员的思路,便于设计参考.     

黏弹性人工边界在坞式闸室结构动力计算中的应用

应用ANSYS通用有限元软件编制黏弹性人工边界的计算程序,通过算例验证该计算方法的可行性。建立基于黏弹性人工边界的坞式闸室结构的动力计算模型,对坞式闸室结构进行固定边界和黏弹性边界下不同边界范围的动力计算分析。计算结果表明:与固定边界相比,黏弹性人工边界有更高的可靠性。在地震动力作用下,闸墙顶部的动力加速度响应最为明显,在闸墙底部拉应力响应最大;闸室底板下部受拉,最大拉应力值大于闸墙的最大应力;地基深度范围取值在2~3倍以上结构底宽时,结构响应已趋于稳定。     

水中三维结构的湿模态分析方法

水中任意几何形状结构的流固耦合振动特性的研究对船舶及海洋工程应用具有很大的价值。本文利用三维水弹性分析方法计算流体附加质量和恢复力系数，然后求解由结构的干模态广义质量、广义刚度及流体附加质量、流体恢复力系数所构成的耦合特征方程，从而获得结构的湿模态及特征频率。计算结果与整体弹性船模式试验结果吻合。     

桶型基础在负压作用下的屈曲分析

桶型基础是一种新型的基础结构形式 ,它采用短粗圆柱薄壳结构 ,利用负压原理安装 ,当基础非常接近海床时 ,裙端在横向没有约束 ,在静水压力作用下极易产生屈曲 ,是结构最危险的状态。本文将此时的结构简化为一端固定 ,一端自由的圆柱薄壳 ,采用经典线性屈曲理论 ,通过选取轴向梁函数与周向三角形函数的组合作为屈曲挠度函数 ,得到了桶型基础在一端固定 ,另一端自由边界条件下的线弹性屈曲的解析解。同时采用工程实例进行计算 ,并与有限元计算进行了对比 ,获得了比较满意的结果。根据本文的理论方法编制的程序简单明了 ,计算方便 ,非常适合于实际工程中的预算和评估。     

应用回归分析方法估算圆舭艇阻力

本文用回归分析方法分析了122艘圆舭艇湿表面积系数,得出湿表面积系数预报方程式。在95％的情况下,计算所得系数和实际值相差在2.84％范围内。另外,还将87艘国舭艇模的剩余阻力系数进行回归分析,得出剩余阻力系数回归方程式,在90％情况下计算值和实测值之差小于8.25％。为便于使用,将简化方程式绘成图谱曲线,在 90％情况下图示值和实测值之差在±9.36％范围内。上述预报方程式或图谱曲线均可用于在Froude数F_n=0.40～1.0范围内估算圆舭快艇阻力。     

端部球面舱壁应力近似解

端部球面舱壁是一种组合回转壳结构,文章采用与回转壳相对应的弹性基础梁理论进行近似求解,考虑了厚薄板中曲面不一致引起的附加力矩和邻近肋骨的影响。该方法可应用于潜艇实际结构的设计计算。     

弹性支承连续梁结构设计方法的探讨

在港口码头设施中,轨道式起重机是最常用的装卸设备.这些在轨道上运动的机械设备荷载(轮压)非常大.如果轨道梁采用桩基支承,其结构应按弹性支承连续梁的力学模型进行结构计算,那么在桩基的轴向刚度系数(弹性支座的刚度)的取值、桩距的确定、梁截面的选择等弹性支承连续梁设计参数中弹性支座的刚度系数取值是关键所在.     

弹性地基梁"m"法在深基坑支护结构中应用

在深基坑的支护结构中,要考虑支护结构的变形情况,对于多层锚杆的桩锚支护结构,一般内力方法计算出的内力计算结果与实际情况相差很大,而弹性地基梁法能够考虑支护结构的平衡条件和结构与土的变形协调,分析中所需参数单一且土的水平抗力系数取值已积累了一定的经验,并可有效地计入基坑开挖过程中的多种因素的影响,因而在实际工程中已经成为一种重要的设计方法和手段,展现了广阔的应用前景,本文对弹性地基梁计算方法与应用进行了简单的探讨.     

Green函数法计算船底板振动的附连水质量

本文用Green函数法计算了船底板在理想流体中弹性振动时的附连水质量系数。在计算中用连续板的概念考虑了相邻板格振动时的流体动压力影响,结果表明这和仅考虑一单独板格振动时的流体动压力影响有很大差异。文中给出了板格边长比从0.2到1.0的船底连续板的附连水质量系数以及四周简支和四周刚性固定的矩形板的附连水质量系数,并与H.H.,K.C.Kim以及解析解的结果作了对比和分析。     

潜艇艏端耐压平面舱壁构架设计计算方法

本文研究了潜艇艏端耐压平面舱壁构架的计算方法，在模型试验及实艇应变测量的基础上，引进周边固定系数的概念，改进了潜艇规范中边界简支交叉梁系模型，在挠度计算中计及了剪力的影响。本文求导的计算公式可供潜艇结构设计人员参考使用。     

多不连通流域耦合的声介质中三维结构水弹性力学研究

在外流场与结构耦合的声介质中三维结构水弹性力学的基础上,提出多不连通流域耦合的声介质中三维结构水弹性力学计算方法。在计算中增加虚拟阻抗封闭曲面,用来消除不规则频率。在用于处理声弹耦合问题的大型三维水弹性计算程序THAFTS中,增加了多不连通流域耦合的计算功能。以舷间充水双层弹性球壳的结构声辐射问题为考核算例,通过与解析结果的比较,验证了计算方法和计算程序的正确性。     

凹凸缝约束对横向分力在高桩码头排架中分配系数的影响

高桩码头横向分力在相邻结构段传递中忽略凹凸缝约束会导致排架分配系数偏大。将码头结构沿水平向简化为弹性支座刚性连续梁,考虑转动刚度,推导出在凹凸缝约束和不考虑约束条件下,高桩码头排架横向分力分配系数计算公式。结合工程实例,对比规范值、不考虑凹凸缝约束、考虑凹凸缝约束的公式计算值和三维有限元法计算值。结果表明,不考虑凹凸缝约束,公式计算和有限元计算结果吻合较好,比规范值偏小;考虑凹凸缝约束,排架的横向分力分配系数整体减小,尤其是在码头整体结构中部（凹凸缝附近）与规范值差异较大。     

肘板趾端表面裂纹在随机波浪载荷作用下的疲劳扩展预报

肘板趾端是船舶与海洋结构的疲劳热点。文章用三维有限元分析了趾端表面裂纹应力强度因子修正系数的变化规律,并与BS7910推荐的典型节点表面裂纹应力强度因子公式计算结果作了对比,结果表明趾端表面裂纹应力强度因子沿深度方向的放大系数和T型节点相差很小,而表面端点应力强度因子修正系数则当裂纹长度在肘板厚度范围内时和T型节点相差很小,超出后则相差较大。以某客滚船上肘板趾端应力范围长期分布服从Weibull分布,产生系列均值为零的应力幅,应力强度因子分别采用有限元结果和BS7910中T型接头公式进行计算,采用单一曲线模型计算该趾端表面裂纹的裂纹扩展。计算等效应力强度因子幅时,考虑焊接残余应力的影响。计算结果表明以T型接头的公式计算趾端表面裂纹应力强度因子和有限元结果相差很小。建议将T型节点表面裂纹应力强度因子计算公式用于趾端表面裂纹应力强度因子的计算,并采用单一曲线模型对随机波浪载荷下作用下船舶典型节点疲劳裂纹的扩展寿命进行了预报。     

高桩码头端部排架桩基布置

高桩码头横向排架内力通常简化为平面结构进行计算，但码头端部的排架作为艏艉缆绳的受力排架或受制于相邻结构的影响，其桩基布置往往不同于其他排架，平面计算并不能准确反映端部排架的受力和变形。结合鱼山出灰码头桩基布置设计实例，采用平面计算法和空间计算法对水平荷载作用下码头结构分段端部排架不同桩基布置方案进行对比分析，得出不同计算方法及不同桩基布置下各排架桩基内力和变形计算结果的差异。结果表明，对于对称性水平荷载，平面计算的桩基轴力结果与码头结构分段端部自由的端部排架桩基轴力结果基本相当；对于非对称性水平荷载，平面计算的桩基轴力结果普遍大于空间计算的结果；端部排架布置双排桩加强后，码头结构的位移会有一定程度减小。     

水平荷载作用下变刚度多层框架码头空间特性及分配系数

采用桩基剪力法、弹性支撑刚性梁法等多种方法对水平荷载作用下的变刚度多层框架码头的空间特性及排架分配系数进行计算与比较分析,结果表明:桩基剪力法能更好地反映出结构的空间特性;在排架刚度变化幅度不大的情况下,弹性支撑刚性梁法的计算结果与规范中的排架分配系数接近。在此基础上,通过改变大刚度排架的刚度值及位置,得出排架间刚度差异、大刚度排架位置与分配系数的相互关系;分析空间特性及面板刚度对水平分配系数的影响。     

LNG船纵骨端部表面裂纹疲劳扩展寿命计算

基于断裂力学的裂纹扩展方法预报液舱纵骨端部的疲劳寿命。采用有限元软件对液舱纵骨端部节点处表面裂纹应力强度因子进行系列计算,并在BS7910经验公式的基础上拟合出趾端的应力强度因子修正系数经验公式。将采用该公式得到的结果与有限元计算结果相对比,结果表明二者能较好地吻合,该公式可应用到类似端部结构裂纹扩展应力强度因子的计算中。按挪威船级社(Det Norske Veritas,DNV)规范的要求组合热点主应力幅值,并按降序对各载荷块构造液舱疲劳热点载荷谱,结合修正公式系数经验计算液舱纵骨端部趾端的裂纹扩展寿命,预报的疲劳寿命满足要求。     

弹体出水附加质量计算及对阻尼系数的影响分析

给出了水下结构刚体运动、弹性振动引起的附加质量的计算方法;考虑水下结构运动产生的附加质量是随时间变化的量,给出了计及这种变化的结构运动方程,由此得出变化的附加质量所引起的阻尼系数的改变项。在此基础上以弹体出水过程为研究对象,计算了出水过程中结构附加质量随时间的变化情况,同时得出弹体附加质量的变化所引起的阻尼系数的改变量。计算结果表明：附加质量在水深和自由液面附近变化平缓,结构在二者之间运动时变化显著,且由此引起的阻尼系数的改变量不可忽略。