梯形载荷作用下功能梯度简支梁弯曲的解析解

基于应力函数法,对梯形分布载荷作用下、材料属性在厚度上任意变化的功能梯度简支梁弯曲问题的解析解进行了研究。首先引入了一个应力函数,根据平面应力问题的基本方程,得出了功能梯度梁的应力函数应满足的偏微分方程,并根据应力边界条件得出了应力函数及各向应力的表达式;进而根据功能梯度材料的本构方程和位移边界条件,得出了各向应变与位移的显式解析表达式。在算例中,分别采用文中方法和经典理论对均质各向同性梁进行求解,验证了文中方法的正确性;并求解了材料组分呈幂律分布的功能梯度梁的应力和位移分布,分析了上下表层材料的弹性模量比λ与组分材料体积分数指数 n 对应力和位移分布的影响。     

提高轴孔连接结构承载能力的设计方法

文章针对轴孔连接结构提出了一种改善轴孔接触特性来提高承载能力的方法。以工程中通用的螺栓连接结构为例,建立接触分析模型,应用Persson接触理论和优化分析方法,通过优化耳片孔接触面的曲面形状和曲面参数实现了降低轴孔接触区最大接触应力及改善其分布梯度的目的。针对优化后的耳片孔接触曲面设计结果,利用有限元素法建立了螺栓耳片连接结构模型,分析验算了接触应力。结果表明,优化分析的解析法和有限元素法的计算结果基本一致。连接结构优化设计后,接触区最大应力降低50%以上,应力分布梯度明显改善,提高了其承载能力。     

基于Isight球形深潜器耐压观察窗座结构优化设计

观察窗座设计是深海载人潜器耐压结构设计中的重要部分。论文针对潜深1500m的球形耐压结构观察窗座设计进行了研究。选择了了适宜的观察窗形式,采用接触有限元方法进行数值模拟计算。以位移和最大应力值为优化目标,采用非支配排序遗传算法,对观察窗座内侧结构进行了多目标优化设计并给出了优化结果。     

同心圆柱壳耐压液舱结构弹塑性有限元应力分析

潜艇耐压液舱结构中某些区域的应力可能会超过材料的屈服极限,为了得出结构进入塑性阶段后应力分布的变化情况,本文利用ANSYS软件对这些结构进行了弹塑性有限元分析.通过实例计算发现,耐压液舱壳板有部分区域进入了塑性,与有限元弹性计算结果相比表明,液舱壳板中应力出现重新分布,应力峰值明显下降,应力分布趋于均匀化.计算结果和结论可供同行们参考.     

船用柴油机曲轴疲劳分析方法研究

分别采用简化法、协同法对某船用柴油机曲轴进行疲劳分析,根据FKM标准建立疲劳分析模型,在进行曲轴疲劳计算时,均考虑应力梯度、平均应力、加工工艺、可靠性等因素的影响。计算所得曲轴疲劳安全系数和应力幅值表明,简化法计算出的最小安全系数和应力幅值略大于协同法。     

对受弯曲及压缩作用加劲板有效宽度的评估

本文分为三个部分。第一部分涉及伴随加劲板弯曲而产生的剪力滞后作用。第二部分讨论无加劲肋长板受压时的效应，这被称之为有效“宽度”作用。涉及的内容有板的最大强度；此强度如何受初挠度，正压力和边界条件影响；单格板破坏前的应力分布，为确定单板刚性而设立的“减缩有效宽度”概念，该部分的最后评价中推荐了无约束板强度平均预计值：σｍ／σｖ＝（２／β）－（１／β＾２）。这为英国海军所采用，且在欧洲已被推荐了无约束     

锥柱结构焊接残余应力及超声冲击消除的研究

随着高强钢潜艇锥柱结构的广泛应用,影响结构性能的焊接残余应力的测量和残余应力消除的技术备受关注。采用X射线衍射技术对高强钢潜艇锥柱结构内外壳的轴向焊接残余应力进行无损检测。内壳轴向残余应力的分布在焊缝两侧呈双峰形态,均为拉应力,而后随着与焊缝距离的增加,残余应力快速降低;而外壳轴向残余应力在锥端焊趾部分达到最大残余压应力值。还进行了超声冲击消除焊接残余应力前后的对比试验。试验结果表明,超声冲击处理对降低焊缝及近焊缝区的残余应力有很大的益处,残余拉应力经冲击处理后转变为对疲劳强度有利的较大幅值的压应力。     

基于SIF均匀化方法的FGM板及FGM圆筒Ⅰ型裂纹尖端应力研究

本文采用工程机械中关键FGM零部件常见结构形式（板、圆筒）作为研究对象,基于FGM裂纹尖端SIF均匀化转换方法,导出FGM结构和相应均匀材料结构之间Ⅰ型裂纹尖端应力比值关系表达式。通过算例,分析了材料组分、裂纹尺寸以及所在位置、构件几何尺寸等因素对FGM结构和相应均匀材料结构裂纹尖端应力比值的影响,揭示了裂纹尖端应力对材料梯度的高度依赖性。     

聚乳酸/碳纤维复合梯度材料在FPSO碰撞中力学性能研究

采用聚乳酸(PLA)/碳纤维复合梯度材料对FPSO舷侧立管的防护结构进行优化设计,从防护结构、立管结构和舷侧结构的损伤变形、碰撞力和吸能特性等方面验证其防护效果。研究表明：4种不同PLA/碳纤维分布方式的防护结构较低碳钢防护结构的防撞能力有较大提升;PLA/碳纤维质量分数的分布方式不同,其结构强度、应力传播和吸能特性均不尽相同,其中X型PLA/碳纤维的防护结构防撞性能相对最好,具有一定的工程应用价值。     

一种新的海洋平台管节点应力评估方法

海洋工程焊接管节点受应力集中及复杂随机载荷的联合作用,容易发生疲劳破坏。为了提高焊接管节点结构疲劳寿命预测的准确性,文章以管壁厚方向上的一点作为疲劳评估点,提出了一种新的管节点结构应力计算方法。通过与国际上公开发表的疲劳试验数据进行比较,证明了文中方法应用于管节点结构的可行性及考虑壁厚方向应力梯度的有效性。基于数值计算,文中还提出了可用于T型管节点应力集中系数计算的参数公式,并对参数公式的精度进行了验证。     

耐压液舱精细化分析与骨材变刚度设计

在有限元计算中,由于网格量的限制往往无法得到应力梯度较大位置的应力精确值,为解决此问题,基于外置式耐压液舱,采用子模型方法来提高计算精度,对规范与有限元结果差异较大的特征应力进行精细化分析,给出合理解释。基于子模型方法对纵骨进行变刚度设计,对纵骨自由翼缘上的总应力进行讨论。结果表明,纵骨变刚度设计效果明显,横舱壁根部纵骨自由翼缘上的总应力降低了26.43%,实肋板根部纵骨自由翼缘上的总应力降低了32.55%,变刚度设计是重量成本较低的降低纵骨自由翼缘总应力的可选方案。     

某二线船闸开挖方式对跨线桥梁桩的影响规律

针对不同基坑开挖方式对邻近桥梁桩基的影响,采用有限元建模分析法,对某二线船闸工程确定2种不同的开挖方案：方案1通过三级梯度以较大平均坡度方式开挖,方案2通过四级梯度以较缓坡度方式开挖。计算分析2种基坑开挖方式对跨线桥梁桩水平位移、拉应力及弯矩的影响。结果表明：平均坡度越陡的开挖方式其位移越大,拉应力在开挖16 m处达到峰值,同时方案2的弯矩值远小于方案1。成果完善了复杂船闸基坑工程施工领域的研究,对今后该领域的工程设计及研究具有重要意义。     

集成上层建筑复杂开口群理论研究

以船舶集成上层建筑复杂开口群结构为研究对象,对多种可能开口方案进行有限元分析计算。详细讨论开口尺寸、开口间距与上层建筑壁板和加筋骨材峰值应力关系。参考典型船体结构局部应力计算经验公式形式,利用最小二乘法,拟合了加筋壁板及骨材峰值应力部分经验公式。此外,讨论设备重力和摇摆惯性力对结构峰值应力的影响。结果表明,利用典型船体结构局部应力计算经验公式形式能有效实现复杂开口群峰值应力经验公式拟合;设备重力及摇摆惯性力对开口群结构峰值应力影响不大。     

残余应力的筛降效应及其对矩形板强度的影响

分析了船体板中残余应力的筛降,得到了在受拉和受压情况下的筛降水平的计算公式,并用有限元程序模拟了残余应力的筛降过程,验证了公式的有效性.分析了残余应力的筛降对板的平均应力-平均应变曲线的影响,采用两种方法分别得到了考虑筛降效应的板的平均应力-平均应变曲线的表达式,用有限元法进行了模拟计算,结果表明,分别计算受残余拉应力和残余压应力区的应力得到的平均应力-平均应变曲线和有限元计算结果符合得更好.     

平顶型内置式耐压液舱力学性能分析与设计

采用有限元方法研究不同工况下平顶型内置式耐压液舱及耐压船体的应力分布特征和稳定性,并对耐压液舱结构进行改进设计。结果表明,耐压液舱内外相连通时的工况各结构的应力水平较高,高应力主要出现在耐压液舱区域,耐压液舱区域结构稳定性高于非液舱区域耐压船体。采用增减板厚和增加纵向结构的方式改进设计有效地改善了液舱结构的高应力问题,该研究结果可为平顶型内置式耐压液舱结构设计提供参考。     

40 000 吨级油船槽形横舱壁壁凳结构形式的探讨

本文采用MSC公司的NASTRAN有限元计算程序，通过一般40000吨油船横舱壁结构设计的研究，针对原设计方案存在的壁凳水平骨材应力水平较高及建造工艺复杂等缺点，提出了一些改进建议，以求降低其应力水平并简化其建造工艺。     

厚板焊接残余应力的试验研究

通过盲孔法,测定了不同焊接接头、不同板厚、不同焊接工艺下厚板的焊接残余应力,在考虑了塑性影响的基础上,得到了厚板焊接残余应力的分布规律.分析讨论了焊接接头、板厚、焊接工艺以及焊接坡口大小对焊接残余应力分布的影响及原因.结果表明,采用自由焊工艺,可以减小焊接残余应力.而调整焊接顺序,则可以改变焊接残余应力的峰值位置.合理设计承载面的坡口大小,可以有效降低焊接残余应力对结构强度的影响.     

简支变连续刚构小箱梁桥墩结构施工过程仿真分析

某城市快速环路采用高架与轨道一体化建设,上层桥梁采用简支变连续刚构小箱梁的结构形式,因施工过程中桥墩盖梁存在截面变化和体系转换,其墩梁固结部分的受力复杂。采用三维实体单元分析了一体化框架墩特别是盖梁在各个施工阶段的应力分布情况,并得到一些结论。分析表明,在该类结构设计时应注意盖梁钢束的张拉顺序和支架的拆除时机,尤其应注意加强中墩附近边梁剪扭钢筋的设置。     

基于有限元方法的潜艇舵装置结构强度分析

在潜艇舵装置的应力分析中,以往采用解析法进行设计计算,由于引入了过多的简化假设,其结果是近似的.本文从基于有限元的模型出发,分析了舵装置在外来载荷作用下系统应力分布以及发生的形变情况,并提出了合理设计的改进措施.     

基于热点应力的FPSO焊接结构疲劳问题研究

用热点应力方法评定焊接结构的疲劳强度问题受到了人们的极大关注.热点应力法应用的关键在于给出合适的热点应力值.本文通过有限元数值计算的对比分析,指出热点应力可以通过距离热点0.5t和1.5t的参考点应力值进行线性外推而得到.文中选取FPSO某一局部结构,采用有限元数值计算,利用热点应力方法推导结构的疲劳寿命,并和全尺度疲劳试验结果进行对比,两者符合得较好.