基于梁板结构的船舶系统可靠性分析及其优化

采用梁元和加筋板格元来模拟船舶空间结构,并建立相应的系统可靠性分析与优化模型。针对加筋板格可靠性分析中计算反向结点力向量时忽略加强筋影响而导致计算结果偏于保守的缺点,采用了完整加筋板格元的反向结点力向量和修正刚度矩阵,在此基础上采用分支限界法搜索系统主要失效模式并对其提出改进措施,保证了计算精度并提高了计算效率;运用界限搜索法求解模糊约束集的最优水平截集,进而求得系统可靠性约束下结构质量的模糊最优解,并与确定性优化设计结果对比,结果显示模糊优化模型具有更好的经济效益,可供工程借鉴使用。     

船舶空间结构可靠性研究

从结构元件和结构系统两个层次对船舶空间结构的可靠性进行分析计算.船体是一种由梁和加筋板格组成的三维空间薄壁结构,分别以杂交梁元和加筋板格元来模拟三维结构体系.基于随机有限元法,采用改进一次二阶矩法分析大型结构系统元件的可靠性,在此基础上,采用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,然后用概率网络估算法(PNET法)计算结构系统的可靠性指标.通过实例对典型舱段结构在中拱、中垂两种工况下的可靠性进行计算.结果表明,该方法能较好地解决船体空间结构的可靠性分析.     

基于随机有限元的空间梁板结构系统可靠性分析

影响船舶结构系统可靠性的因素有很多,所以有必要对其结构进行可靠性分析.为此采用空间梁元与板元来模拟空间梁板结构,运用将随机有限元法与确定性有限元法相结合的随机有限元理论,采用分枝限界法找出主要失效模式,利用改进的一次二阶矩法计算各失效模式的安全余量,最终利用各失效模式相关性和概率网络估算技术法计算结构系统的失效概率.编制了考虑材料的强度、梁板元的尺寸和外载荷等均为随机变量的三维梁板空间结构问题的随机有限元程序,最后通过实例进行结构系统可靠性分析计算.     

加筋板格高级屈曲分析技术研究及软件开发

文章给出了基于弹性大挠度理论和刚塑性分析的加筋板格高级屈曲分析方法(EPM),该方法包括五种失效模式,即正交加筋板格整体屈曲、纵向加筋子板格整体屈曲、纵向加筋和带板的局部屈曲或屈服、纵向加筋的侧倾以及全部屈服,可以考虑初始挠度和残余应力的影响以及双向压缩和侧向载荷的联合作用。以EPM方法为核心开发了加筋板格高级屈曲分析软件系统,包括任务管理、数据输入、屈曲分析、结果查看、能力曲线和文件分析等六个模块。为验证EPM方法的精度进行了系列纵向加筋和正交加筋板格试验模型的比较计算,并计算了四种典型加筋板格的双向应力能力曲线,与板格极限状态分析（PULS）软件和协调共同结构规范（HCSR）方法进行了比较分析。结果表明EPM方法可以分析联合载荷等因素对加筋板格极限强度的影响,文中开发的软件系统可用于加筋板格高级屈曲分析。     

ANSYS中的有限应变梁单元和子结构技术在板梁组合结构分析中的应用

板梁组合结构是一种复杂的空间系统,主要由钢板和骨架(梁)组成.此结构通常采用的有限元模拟计算模型存在其自身的不足.本文提出了一种新的模拟方法,采用SHELL63板单元和BEAM188有限应变梁单元的组合板-刚架结构,依据实际工程模型的组合特性模拟板梁组合结构.同时结合子结构分析,解决了此方法产生的单元和节点数量大的问题,并节省计算空间和时间.通过在某导管架平台的实际应用,证明了此种简化模型不仅可以弥补通常的简化模型存在的不足,而且提高了计算精度和模拟层次.     

海洋平台结构系统可靠性分析及其构件安全等级评判

海洋平台在服役期间将遭遇恶劣的环境载荷，研究其系统可靠性并评价其构件安全等级有着重大意义。本文采用分技界限法寻找结构的主要失效路径，以Ditlevsen界限法求取结构的系统失效概率，最后引进模糊综合评判方法对结构作综合评判．由此得到结构构件的安全等级。文中还具体分析了圆管截面极限方程的建立，讨论了影响系数对系统可靠性计算的影响，得到影响系数与系统失效概率的定性关系。按以上思路编制了空间刚架的通用可靠性分析程序，算例表明程序是合理有效的。     

半潜式平台空间刚架模型强度分析

将半潜式平台结构简化成空间刚架模型,运用SACS软件对其进行整体强度分析,并与该结构的板梁组合模型的分析结果对比,两者的结果较为接近.计算结果表明,在基础设计阶段使用空间刚架对结构进行分析可以快速评估结构的力系分布,为结构优化提供分析依据.     

半潜式平台极限强度计算方法研究

以加筋板格第Ⅱ崩溃模式建立单元的应力应变关系,使用简化逐步破坏法编制相应计算程序.通过一系列经典模型的试算和试验值的比较,验证理论和程序的可靠性和正确性.与解析的经验公式进行比较,得出吻合的结果.在此基础上对半潜式平台整体结构的横向极限强度进行研究.     

基于船冰碰撞的含凹陷损伤加筋板极限强度研究

为研究基于船冰碰撞的含凹陷损伤加筋板的极限强度,结合Derradji-Aouat各向同性三维失效准则和弹脆性破坏模式,提出基于线弹性的多表面失效海冰本构模型。利用Ls-dyna二次开发技术,编译生成相应的求解器。通过与球形冰撞击刚性板和柱形冰撞击船体舷侧板架仿真对比分析,验证了基于线弹性多表面失效海冰动力本构模型更加适用于船冰碰撞问题的研究。利用Ls-dyna模拟海冰与船体加筋板碰撞,并将含凹陷损伤加筋板模型导入Ansys中进行加筋板剩余极限强度的计算,得到考虑凹陷影响的加筋板极限强度。结果表明,凹陷对加筋板极限强度的衰减主要体现在凹陷面积,并且凹陷面积和深度对加筋板极限强度的衰减作用随着面积和深度的增加而逐步减弱。     

半潜式海洋平台整体结构的三维可靠性分析

本文将半潜式海洋平合模型化为空间刚架结构系统，导出三维刚架梁元在塑性阶段的修正刚度矩阵和等效节点力，并有效地改进了分枝眼界法，开发出通用于平面和立体结构系统的可靠性分析程序，对平台整体结构进行可靠性估算。通过算例，验证了方法和程序的可靠性和通用性。     

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.     

钽薄壁管焊接成形前期开口间隙场计算的有限元模型

为了控制钽薄壁管焊接成形的质量，进行钽薄壁管开口间隙场计算模型的研究。借助有限元方法、薄壳理论以及平板弯曲理沦，得到整体单元的刚度矩阵，建立了钽薄壁管开口间隙场计算的有限元模型。该模型精确描述了钽薄壁管焊前成形开口间隙的形状．利用该模型可以系统地研究钽薄壁管焊前成形的过程，为正确地选择成形工艺参数提供了理论依据。试验表明，理论计算与实测结果吻合得较好。     

内河架空直立式集装箱码头结构计算模型探讨

利用有限元法对内河架空直立式集装箱码头结构进行了计算分析,采用有限元法建立了3种不同的有限元模型(平面刚架模型、不考虑面板刚度的空间刚架模型、考虑面板刚度的空间刚架模型),分别对内河架空直立式集装箱码头结构进行了静力计算和比较分析。分析表明,考虑面板刚度的空间刚架模型是适合内河大水位差架空直立式码头结构的计算模型。     

基于参数化模型的架空直立式码头损伤诱因反演

近年来架空直立式码头成为长江上游地区码头主要的结构形式之一,由于其构件数量多、外部损伤因素复杂,又缺乏有效的损伤获知手段,导致很多码头处于“亚健康”服役状态。桩基作为整个码头结构的关键构件,是“窥视”码头结构受力状态及外界损伤诱因作用的重要“窗口”。通过构建神经网络反演模型对采集的有限元计算数据进行分析,采用Python-MANSYS建立了简化计算模型,通过与实体单元模型进行对比,验证了简化计算模型的适用性。通过抽样的方式获取参数化分析的数据样本空间,并通过降维提取反演模型所需数据。在此基础上,对主要损伤诱因的相关参数进行反演,并对反演结果和模型性能进行分析。     

重庆寸滩架空直立式集装箱码头结构有限元分析

利用有限元法对内河大水位差架空直立式集装箱码头结构进行计算分析。采用等截面梁单元,按平面刚架建模分别对各控制工况进行了比较计算和分析,并按空间刚架建模对计算结果进行复核,计算结果可靠合理,为合理结构型式的研究提供了依据。     

内河港口大直径薄壁空心墩横向承载性能研究

在室内大比尺模型试验的基础上,建立考虑岩层逆层节理分布的薄壁墩数值分析模型。通过大量变动参数的数值计算,详细探讨影响嵌岩灌注墩横向承载性能的各种因素,包括襟边宽度、岩体性状以及外荷载等。通过大量的算例比较,得到薄壁墩与地基相互作用的力学特性及各种因素对薄壁墩横向承载性能的影响程度。     

邮船餐厅顶部大空间结构立柱设计敏感性分析

为提高邮船空间感,减少大空间结构立柱数量,对某邮船项目餐厅顶部大空间结构进行剖析。对比规范计算、力学计算、梁系有限元计算、板梁结构有限元计算,分析有无立柱对分段质量、结构尺寸、净空高度、结构变形等方面的影响,分析大空间结构立柱设计敏感性,为邮船大空间结构立柱设计提供参考。     

基于摄动法的材料去除过程薄壁件模态分析

在复杂薄壁件增减材一体制造过程中，薄壁件材料去除改变其结构模态参数，常规动态响应分析往往忽略模态变化，导致在周期铣削力作用下预测的振动变形出现偏差。为此，基于矩阵摄动理论分析材料去除对薄壁件模态参数的影响规律，获得薄壁件加工过程模态参数并与商业有限元软件仿真结果进行对比，实现材料去除过程薄壁件模态参数的准确计算，为分析薄壁件加工振动变形提供理论基础。     

薄壁圆筒结构特性及吊装方法

以浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)单点舱薄壁圆筒结构自身的物理特征为基础,从受力分析的角度设计不同的吊装方案,采用有限元方法对其进行验证分析。围绕满足建造精度的要求对多个方案的计算结果进行对比,选取适宜的吊装方案,取得工程实践的成功。研究结果可供其他类似项目参考。     

极地探险邮船顶推结构强度计算方法

在极地探险邮船下水后,需要采用拖船顶推的方式将邮船移动至码头边上。由于邮船结构较为薄弱,须校核顶推结构强度。为分析邮船舷侧结构在顶推力作用下的结构强度,基于有限元仿真方法,计算舷侧尾部顶推力作用下的结构应力。简化梁系计算,分别计算1跨、3跨、5跨下目标梁的应力。对比分析可得：梁系计算考虑的梁跨数越多,计算得出的X向正应力值越低,且当梁跨数达5跨时,梁系计算结果与有限元计算值仅有1.6%的差距。因此,在顶推计算中可建立5跨的梁系模型替代有限元计算,快速得出结果并保证一定的计算精度。