循环弯矩下考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度研究

[目的]为充分考虑焊接初始变形和残余应力在内的完整初始缺陷,需开展不同循环弯矩下的箱型梁塑性变形分布和极限强度研究。[方法]首先,选用各向同性的强化材料模型与Chaboche材料模型,采用Python语言编制程序并直接在有限元软件中施加初始变形;然后,采用ABAQUS软件针对箱型梁开展多种循环弯矩模式下的极限强度非线性有限元数值模拟,同时考虑焊接初始变形、残余应力、材料强化及鲍辛格效应的影响。[结果]研究结果表明：单向循环弯矩下,箱型梁抗弯刚度和极限强度将随着循环次数的增加而不断下降,塑性变形将从箱型梁的上顶部向侧部区域扩展,其中同时包含焊接初始变形与残余应力缺陷的箱型梁有限元模型处于极限状态时的塑性变形区域更广;相较于单次加载,经过3次双向循环之后,仅考虑初始变形的箱型梁极限强度下降了10.44%～15.15%,而考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度下降了8.41%～14.50%。[结论]在循环弯矩下考虑完整初始缺陷的箱型梁极限强度的下降趋势更为缓和,所得成果可为循环弯矩下箱型梁的极限强度研究提供参考。     

“木兰”船体分段拖航过程中折断事故分析

以"木兰"船体分段拖航折断事故为工程案例,分别采用许用应力设计法、极限状态设计法两种分析方法对该船体梁强度进行校核,分析舱室进水对设计载荷的影响。结果表明:基于有限元的极限状态分析方法能够准确地得到结构极限承载能力,其损伤模式及过程与事故吻合较好,是可靠的事故分析方法。该船体分段在6级风浪载荷下的极限强度满足规范要求,但舱室进水严重恶化了中垂情况下船体梁的受力状态,最终导致了船体中垂折断事故的发生。     

基于有限元法的箱型梁极限强度影响因素及敏感分析

船体箱型梁极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性。本文开展对箱型梁简化模型的极限强度研究,基于非线性有限元法计算3种典型箱型梁模型的极限强度,与已有实验数据比对,验证本文有限元算法的可靠性。通过分析箱型梁边界条件类型、网格密度大小和初始缺陷等敏感因素,发现边界条件未设置延长段的模型计算误差达到了20%,粗糙网格计算误差达到了30%,初始缺陷大小为0.01～0.02倍箱型梁跨长时,计算结果敏感性较小。     

CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析

采用非线性有限元法对中拱和中垂工况条件下碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)修复的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)点蚀船体梁极限强度进行仿真分析。对比FPSO的完整船体梁、点蚀船体梁和CFRP修复的点蚀船体梁的中拱极限弯矩和中垂极限弯矩，分析CFRP对FPSO点蚀船体梁的修复效果，并分析胶层失效规律。结果表明，CFRP可为船舶的高效修复提供一种新的方式。     

船体结构极限强度的影响参数与敏感度探讨

本文采用非线性有限元方法计算了船体结构在两种失效模式下的极限强度：一是加筋板格的非一性失稳极限强度；二是船体在中拱及中垂弯曲下的总纵屈服极限强度。较全面 探讨了计算中各种因素对第一种极限强度的影响，并对这两种极限强度中的主要影响参数，包括屈服应力、杨氏模量、初始缺陷、焊接残余应力、板厚等变化的敏感度作了计算，为船体结构的可靠性分析与设计提供了科学依据。     

基于完整船体极限强度和搁浅剩余强度的协调共同结构规范对比分析

文章基于Smith法,根据国际船级社协会发布的2013版协调共同结构规范(HCSR)中破损模型、失效模式和载荷模型,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用FORTRAN程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76000吨散货船为算例,对完整船体的极限强度进行计算,对搁浅状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过在中拱和中垂工况下与其他规范的对比验证,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的安全系数要求更高,校核更严格。     

高速船规范中有关强度衡准的讨论

通过对高速船极限强度状态的分析，讨论了板格的极限强度和两种总纵强度失效模式，给出了对应于两种失效状态下船体梁的极限弯矩计算方法，并结合实例计算分析，对中国船级社有关规范的总纵强度衡准进行了讨论。     

循环载荷下大开口箱型梁弯曲极限强度试验研究

甲板大开口已成为现代货运船舶结构的典型特征，但是甲板大开口的存在不仅削弱了船体结构的极限承载能力，也使其性能与响应更加复杂。基于模型试验与非线性有限元法探究了设计的甲板大开口箱型梁在中垂循环极限弯矩作用下的结构承载能力与破坏模式，分析初始缺陷和材料硬化效应对结构极限强度的影响。结果表明，在循环载荷作用下，模型的塑性变形随着循环次数增加而逐步累积，屈曲破坏将从甲板板扩展到舷侧板；模型即使发生屈曲破坏，仍保留了大部分承载能力；材料硬化效应在循环极限加载中影响较小。研究结果可为大开口船舶结构的安全性评估和优化设计提供指导。     

典型箱型梁极限强度模型试验分析

为验证和完善船体结构极限强度非线性有限元法,采用高强度钢,设计典型箱型梁4点弯曲模型,开展极限强度模型试验,得到典型箱型梁模型的极限承载力和应力分布情况,与模型试验数值仿真的结果对比,结果吻合,可为船体结构极限强度计算方法研究提供试验支撑。     

UR-S11A对集装箱船极限强度的影响

根据UR-S11A的相关要求,采用基于增量迭代的史密斯法和非线性有限元法,对10000 TEU集装箱船的极限强度进行了计算分析,得出船体中垂和中拱状态下的极限承载能力以及2种方法的计算结果差异.由于集装箱船的航速较高,具有显著的首部外飘,并且一阶垂向模态频率比常规船型低,容易引起颤振现象,计算中根据挪威船级社规范,考虑了颤振对于极限强度的影响,结果表明在不同剖面的极限弯矩均有较大增加.     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究（英文）

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大。对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺。本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度。提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式。研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度。     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大.对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺.本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度.提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式.研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度.     

循环载荷下箱型梁极限强度性能实验研究

通过系列箱型梁模型实验,研究了箱型梁在极值循环弯曲载荷下的极限承载性能。分别对四个加筋箱型梁模型进行了循环载荷下的四点纯弯实验,实验分别采取单向及双向循环载荷两种施加方式。在单向循环弯曲实验中,模型的后续循环的极限强度与前一循环的后极限强度阶段的卸载点接近,但塑性变形有明显增加,极限承载能力下降显著;双向循环弯曲中,反向弯矩虽然抵消了部分塑性变形,但箱型梁的极限承载能力仍有明显下降。实验表明,实验加载过程中,箱型梁在承受极值循环载荷初期,其构件崩溃速率较缓,而一旦进入后极限阶段,崩溃速率显著加快;箱型梁在极值循环弯曲载荷下的极限承载性能,即后极限强度性能,相比一次性极限强度值逐步下降。     

基于显式算法的船体梁极限强度非线性有限元分析

通常,在船体梁极限强度非线性有限元分析中一般采用隐式算法,但相比显式算法,其收敛性较差且计算效率不高。为此本文介绍显式算法与隐式算法的区别,并采用2种算法对Nishihara箱型梁的极限强度进行对比计算,两者结果吻合较好。基于显式算法,本文对Dow试验模型的极限强度进行非线性有限元分析,结果表明该算法具有良好的精度,可以用于船体梁极限强度分析,为船舶结构设计提供参考。     

偏心荷载作用下龙门吊轨道梁受力特性分析

针对龙门吊轨道梁在偏心荷载作用下的受力问题，进行轨道梁受力和地基沉降研究，采用弹性地基梁法和数值分析方法，得出偏心荷载作用下轨道梁的受力与地基沉降位移，与轴心受力相比，偏心荷载作用下轨道梁的上部纵筋需配面积增幅为17.08%;下部纵筋需配面积增幅为56.83%;箍筋需配增幅为16.5%。结构承载能力极限状态下，极限设计轮压为1 197.2 kN/m,是设计轮压250 kN/m的2.55倍。但设计轮压下地基变形已达到39.67 mm,逼近规范要求值，充分体现出变形控制是地基设计的主要因素。     

全舰（船）统一姿态基准系统中甲板变形分析

为了研究舰船甲板的变形,此文对甲板结构进行了简化,建立了甲板受力的数学模型。分别在舰船处于中垂和中拱两种状态下,对舰船甲板受横向载荷、总纵弯矩及两者共同作用下的变形进行了计算。     

纵向箱型梁舱段极限强度试验研究

极限强度是船体结构设计中的重要指标,试验研究是船体纵向极限强度的重要方法.纵向箱型梁是一种已运用在国外舰船上的新型结构型式.鉴于目前国内对此类结构型式的试验研究还不够充分,本文对此型式的舱段模型进行极限强度试验,观察并记录其崩溃过程.应用逐步崩溃法和非线性有限元数值方法进行模型极限强度预报.试验结果证实了极限强度理论计算方法的可靠性,其中国际船级社协会推荐的MARS2000软件的计算结果略偏保守.本试验可以为纵向箱型梁的结构设计提供参考依据.     

预应力巨型支撑-钢框架结构的Pushover分析

采用Pushover分析方法,从底部剪力、破坏模式和抗震性能方面,研究在两种典型水平荷载模式下,预应力巨型支撑-钢框架结构的非线性性能.结果表明:结构在均布荷载模式下的极限荷载比倒三角模式下的大;两种水平荷载模式下,结构破坏模式相似,首先是下部楼层梁屈服,当较多水平梁屈服后柱出现屈服,极限状态时拉索才会出现屈服;经过抗风抗震弹性设计的预应力巨型支撑-钢框架结构,弹塑性抗震性能满足规范要求.     

MATLAB语言在堆场门机轨道梁计算中的应用

针对门机移动荷载作用下轨道梁的计算,以文克勒(Winkler)局部弹性地基假设和该假设的理论解为基础,采用MATLAB语言编程,一次性完成受力计算和包络图绘制,并得出最不利荷载组合和最不利截面位置。应用该程序,具体计算承载能力极限状态持久组合下梁的内力和变形,并分析梁端约束和梁长对内力的影响。本程序对理解门机轨道梁受力特点和计算工程实际问题具有一定的指导意义。     

散货船进水状态逐次崩溃特性研究

船体梁极限强度是船体结构安全性的一项重要指标.在传统方法中,极限强度通过在断面施加弯矩或强制转角来得到,这样它仅与结构本身有关,而与外荷载无关,船舶在完整状态和进水状态的极限强度是一样的.论文采用载荷计算-结构响应一体化的分析方法,对典型卡姆萨最大型单壳散货船在进水状态下受到的载荷和相应的结构崩溃特性展开研究,并与完整...