钻井工况下悬臂梁结构强度的理论分析与试验研究

针对目前自升式悬臂梁钻井工况的特点,描述了悬臂梁在重载条件下的理论分析方法,以一台井架中心最大偏心57.5ft的自升式钻井平台为例进行了有限元分析,数值研究了悬臂梁的应力和变形情况,并通过驳船替代钻井载荷的方式进行了重载试验研究,通过对比理论与试验数据,二者吻合较好,并得出了重要的结论,为今后悬臂梁的优化设计奠定了基础。     

复合材料层合结构悬臂梁振动特性试验

以复合材料层合结构悬臂梁为研究对象，推导层合结构悬臂梁振动特性公式，计算层合梁的低阶固有频率。采用电测和光测两种试验方法，对复合材料层合结构悬臂梁的振动特性开展研究，并分析不同测试方法、传感器类型、测点数量、激励方式等对测试结果的影响。将理论与试验相结合，得到一种可应用于复合材料层合结构悬臂梁振动测试的试验方法。综合比较电测法与光测法中所有悬臂梁振动测试的试验方法，研究结果表明采用光纤式激光测振仪为优选。光纤式测振仪光学头与被测试件的垂直距离为0.5 m，采用锤击瞬态激励方式的采样时间为5 s，由该方法测量取得的悬臂梁振动试验数据误差最小。     

自升式平台悬臂梁强度分析与负荷试验研究

悬臂梁作为自升式钻井平台的关键结构,其强度直接关系到平台的安全性能。本文以某400英尺自升式钻井平台为研究对象,运用有限元软件MSC.Patran/Nastran对悬臂梁结构进行有限元计算,依据ABS MODU规范选取危险工况,对悬臂梁的结构强度进行校核,确定应力较大区域。同时,对悬臂梁的变形值进行数值计算,与该平台悬臂梁负荷试验结果进行比较,验证悬臂梁数值计算方法的可靠性,为悬臂梁结构设计以及负荷试验提供有力指导。     

挪威北海环境下自升式钻井平台悬臂梁负荷试验方法研究

悬臂梁是自升式钻井平台的重要组成部分,通过其艏艉滑动和钻台的左右滑移来完成钻井作业.本文以在挪威北海环境下作业的勘探5号平台为例,通过设计一种新型安全可靠的负荷试验方案,即通过在钻台摆放一定数量的压铁,在顶驱大钩悬挂驳船加压载水的形式来模拟平台在挪威北海海域钻井作业工况.并通过与数值模拟结果进行对分分析,试验数据表明先采用数值分析手段来模拟试验过程,然后运用试验数据修正理论计算结果,能得到比较贴近作业环境的应力和变形结果,并校核悬臂梁及平台主体结构的强度是否满足设计要求.     

自升式钻井船悬臂梁结构强度对比分析

针对大吨位自升式钻井悬臂梁结构进行动态负载受力分析时,(复杂海况下常规结构强度分析方法)存在分析可靠性较低的不足,且无法保证足够的安全分析系数。为此提出自升式钻井船悬臂梁结构强度对比分析。依据静态力学分析确定静态环境下悬臂梁受力对比结构系数,根据阿布里科索夫对比分析方法,构建动态负载分析模型,求出动态负载下结构受力强度对比结构系数;依托悬臂梁的特殊制造工艺,计算悬臂梁结构强度制造工艺影响对比系数,根据相关对比系数,进行自升式钻井船悬臂梁结构强度对比分析。试验数据表明,提出的自升式钻井船悬臂梁结构强度对比分析较常规分析方法,分析可靠性提升49.14%,适合不同吨位的自升式钻井船的悬臂梁结构分析。     

船舶管路膨胀弯设计

在对引起船舶甲板管路变形的因素进行分析的基础上,提出一种膨胀弯设计校核方法。该方法将船体传递的力引起的变形量简化为集中载荷作用在悬臂梁的自由端引起的最大扰度,并叠加管路在运行工况下的极限温差带来的最大变形量;将所得结果与管材所允许的最大弹性变形量相比较,判断该膨胀弯的设计是否满足要求。在此基础上,针对常规管路膨胀弯主要设计参数给出相关参考值。     

考虑剪切变形的自由阻尼悬臂梁瞬态响应近似解析解

考虑了阻尼层的剪切变形,利用Hamilton原理推导出了自由阻尼悬臂梁的控制方程,计算了自由振动的频率;然后根据模态叠加的方法构造悬臂梁的挠度函数,再利用虚功原理推导出集中力突然撤去的情况下的自由阻尼悬臂梁瞬态响应近似解析解,并和不考虑阻尼层剪切变形的计算结果进行了比较。分析发现,计算自由阻尼悬臂梁的瞬态响应时要考虑阻尼层的剪切变形。     

含裂纹梁的模态与振动疲劳寿命分析

基于传递矩阵法和Paris公式,提出一种对含初始横向裂纹悬臂梁进行模态和振动疲劳寿命分析的理论方法.采用无质量弯曲弹簧来等效横向裂纹,弹簧刚度通过裂纹引起悬臂梁的局部柔度来表述,则整条悬臂梁被离散成弯曲弹簧连接的两段完整梁.根据Euler-Bernoulli梁理论,采用更精简方法推导出悬臂梁的特征传递矩阵,分析裂纹参数对悬臂梁前五阶模态的影响.通过同步分析法使得裂纹梁模态和疲劳裂纹扩展分析同时进行,采用Paris公式模拟疲劳裂纹的扩展速率,研究悬臂梁根部区域裂纹参数对悬臂梁振动疲劳寿命的影响.结果表明,疲劳裂纹对悬臂梁的各阶模态和振动疲劳寿命的影响很大,且悬臂梁根部区域的任意位置都可能发生疲劳断裂.     

岩体原位测试中反力对试验影响程度的理论模型

“锚杆-钢梁”组合系统是目前岩体原位测试中经常采用的一种反力施加方法,而锚杆对岩体的反力作用将会导致试验点的变形量测精度产生一定程度的偏差。通过建立锚杆对试验岩体反力作用的理论模型,导出由锚杆反力所导致 的试验点变形量的理论公式,与试验点理论变形量的公式相比对,给出了锚杆反力对试验点影响程度的计算公式。结合现场实际测试情况,根据某Ⅱ类岩体的力学参数值,分别计算出试验点的理论变形量及反力导致的变形量。结果表明：对该Ⅱ类岩体,反力导致的变形量约占理论变形量的0.035%,为提高测试结果的精确性提供了理论依据。     

RS30水翼客船推进轴系校中若干动态因素的考虑

根据在ＰＳ３０水翼船上采用理论分析及定量计算方法进行推进轴系校中时首次尝试考虑各动态因素的情况，介绍了其推进轴系的变形特点、校中的原则、变形量的计算与处理预报的轴系校中预偏置量和实际安装值，以及在实船试航与营运中取得的令人满意的结果。     

船体典型结构局部强度考核试验模型设计

针对船体舱段模型典型结构,设计易于实际操作实施的缩比模型试验方案;通过有限元软件对板架水下爆炸响应进行分析．对比各个缩比模型在水下爆炸载荷作用下的响应规律．寻找为完成不同试验目的而设计的最佳试验方案。数值分析结果表明：纵桁和实肋板梁模型在水下爆炸作用下的动力响应可验证梁在爆炸冲击载荷作用下的理论分析方法,十字交叉梁塑性变形可验证实船板架结构中交叉梁系的结构动力响应分析方法。双层底板架结构的塑性变形可对舰船局部强度考核的理论分析提供基础,缩比模型计算结果与实船较为一致。计算结果对舰船型号研制和强度考核具有理论指导意义。     

冠梁对弧形悬臂式排桩围护结构变形的影响

针对不同工况条件下冠梁对悬臂式排桩围护结构变形的影响,采用数值分析和现场监测相结合的手段进行分析。结果表明:冠梁对悬臂式排桩围护结构变形的约束效果显著;随着基坑开挖深度增加,冠梁的约束作用显著增大,开挖到一定深度时必须通过设置冠梁来控制围护结构变形;增加冠梁约束后,围护结构变形对基坑形状变化较敏感,在弧形基坑中冠梁的约束作用更加显著。     

大侧斜螺旋桨强度校核探讨

针对大侧斜螺旋桨复杂的几何外形和载荷分布,为准确解决其强度校核问题,介绍了两种螺旋桨强度校核方法,传统的悬臂梁法和有限元法。前者视桨叶为变截面的悬臂梁,按正车最大航速时的静态负荷来进行校核;采用有限元法在全速正车和紧急倒车状态时计算叶片的应力应变,重点介绍了紧急倒车过程中作用在桨叶上最大水动力载荷的确定方法。最后通过算例分析,比较两种方法校核同一螺旋桨强度的结果,指出有限元法更适合用于大侧斜螺旋桨的强度校核。     

自升式钻井平台X-型悬臂梁许用载荷云图设计方法研究（英文）

The extending of a cantilever and transverse moving of a drilling floor enable the jack-up to operate in several well positions after the Jack-up has pitched. The cantilever allowable load nephogram is the critical reference which can evaluate the jack-up's drilling ability, design the cantilever structure and instruct a jack-up manager to make the operations safe. The intent of this paper is to explore the interrelationships between the cantilever position, drilling floor and the loads including wind force, the stand set-back weight etc., through analyzing the structure and load characteristics of the x-type cantilever and the simplified mechanics model with the restriction of the maximum moment capacity of the cantilever single side beam. Referring to several typical position designs load values, the cantilever allowable load nephogram is obtained by using the suitable interpolation method. The paper gives a method for cantilever allowable load design, which is proved reliable and effective by the calculation example.     

水翼船翼柱自位轴承的径向静载模拟试验

通过计算自位轴承在３ＭＮ径向静载作用下外座圈的理论比压、确定了模拟试验的载荷；采用应变测量、位移测量和试验前后试样厚度测量等三种方法，评价了自位轴上座圈代用材料ＺＱＳｎ１０－１的径向承载能力，模拟试验在ＷＥ１００型拉压材料试验机上进行。试验结果表明，在０．０８ＭＮ径向静载作用下，试样处在弹性范围内，即使载荷达０．１２ＭＮ，也未生变形，由判断自位轴承的磷青铜外座圈在３ＭＮ径向静载试验载荷作用下是安全     

Development of a rigid-ended beam element for analysis of bracketed frame structures

At the initial design stage, for rapid evaluation of strength of ship structures, finite element analysis using beam elements is carried out as a rule. In beam modeling of ship structures, brackets are usually represented by rigid elements to simplify the analysis. The extent of rigid ends, which is called the span point, can be determined from the three kinds of view points, i.e., bending, shearing and axial deformation.

In this paper, a novel beam element is developed. The developed novel beam element, referred to as the rigid-ended beam element, can consider the effect of three kinds of span point within one element, which was impossible in modeling with the ordinary beam element. Calculated results agree with the exact solution for a cantilever beam and also with results obtained from finite element analysis using membrane elements. Structural analysis using the rigid-ended beam element is revealed to have good computing efficiency due to the elements not needing to correspond to the brackets.     

不同纵摇轴位置下的二维柔性鳍推进性能与流场特性研究

利用FLUENT软件数值计算了二维柔性鳍作升沉纵摇运动时的推力系数及推进效率,探讨了修正Bose变形方程、均匀载荷和非均匀载荷悬臂梁变形方程等三种柔性模式下纵摇轴位置对摆动鳍推进性能的影响,其中纵摇轴在尾缘处能够获得更大的推力,而最高的推进效率分别对应修正Bose模式下纵摇轴距首缘1／3弦长处和悬臂梁柔性变形模型下纵摇轴距首缘2／3弦长处．同时计算分析了斯特劳哈尔数、最大攻角等参数对柔性鳍水动力性能的影响,建立了最大推力系数和最高推进效率所对应的参数区间,其中低St数的最高推进效率发生在低αmax,高St数的最高推进效率发生在高αmax．     

机制砂混凝土在C50预制T梁中的应用研究

依托实际工程,使用机制砂进行了C50T梁混凝土的配合比设计,并通过静载试验检测了机制砂混凝土T梁的力学性能。研究结果表明,通过控制原材料质量和配合比优化,使用机制砂完全可以配制出性能优良的T梁混凝土,且机制砂混凝土T梁的结构受力满足设计要求,在所施加载荷作用下始终处于弹性工作范围,具有较高的载荷和抗变形性能。