船用耐磨型橡胶软管的设计与应用

通过对耐磨型橡胶输油软管的结构设计,选用适合耐磨性能强、承压强度高、抗老化性能好的内外胶层、纤维抗拉层、帘布缠绕层、导静电铜丝等材料,采用胶片缠绕、帘布多层缠绕等工艺方式,设计出能够满足海上船舶输油要求的耐磨型橡胶软管.     

球—环—柱组合壳结构的应力特性分析

[目的]球面舱壁以其较高的容重比和材料利用率等优点被广泛应用于大潜深潜器中,球—环—柱组合型式的球面舱壁结构形式简单,力学性能清晰,建造工艺难度相对较低,具有较好的工程适用性。为了研究球—环—柱组合型式的球面舱壁结构在均匀外压下的应力强度特性,[方法]结合壳体控制方程,建立适用于球面舱壁结构强度计算的Riccati传递矩阵法,在此基础上讨论球壳半径、过渡环半径、边界刚度等参数对球—环—柱球面舱壁结构强度的影响;结合工程应用,初步提出能表征球面舱壁几何形状和力学特性的扁平度概念,研究其对结构强度的影响作用,并给出扁平度的建议取值范围,在此范围内,环肋柱壳对球—环组合壳形成的力学约束可近似认为是简支约束。[结果]研究表明,当球—环—柱组合型式的球面舱壁结构的扁平度取值为0.5~0.6时,应力强度性能良好。[结论]所得结果可为球—环—柱结构设计提供参考。     

无粘接脐带缆轴对称响应与疲劳特性分析研究（英文）

为了提高对脐带缆力学特性的研究,便于设计,文中提出了一种脐带缆拉伸载荷作用下的理论模型。在总体控制方程中对拉伸过程中骨架层的径向缩减。针对给定的无粘结脐带缆脐,建立了有限元模型,模拟分析了骨架层的径向缩减对应力分布的影响。通过对拉伸刚度试验对比,理论分析与试验吻合度较高。基于解析模型,分析了径向缩减对拉伸刚度的影响。此外,在应力分析的基础上,对无粘结脐带缆在拉伸载荷作用下的的疲劳特性进行了研究。     

无粘接脐带缆轴对称响应与疲劳特性分析研究

为了提高对脐带缆力学特性的研究,便于设计,文中提出了一种脐带缆拉伸载荷作用下的理论模型.在总体控制方程中对拉伸过程中骨架层的径向缩减.针对给定的无粘结脐带缆脐,建立了有限元模型,模拟分析了骨架层的径向缩减对应力分布的影响.通过对拉伸刚度试验对比,理论分析与试验吻合度较高.基于解析模型,分析了径向缩减对拉伸刚度的影响.此外,在应力分析的基础上,对无粘结脐带缆在拉伸载荷作用下的的疲劳特性进行了研究.     

翻车机房圆形基坑支护结构受力特性分析

圆形支护结构由于拱效应,使得支护结构受力复杂。文章依托翻车机房工程实例,利用有限元软件ABAQUS建立空间轴对称计算模型,采用横环各向同性材料反映槽段接头对墙体环向刚度的折减影响,通过模拟基坑施工全过程,研究了支护结构位移和应力变化规律。通过计算墙体、内撑环向轴力以及入土段抗力的荷载分担比,研究环向刚度、内撑刚度、土层模量因素对结构位移、内力的影响。研究表明,墙体环向刚度对支护结构变形、内力有重要的影响,内撑刚度的影响主要集中在基坑深度范围内。在开挖面以上的外侧土压力呈直线分布,未见有"R"形分布规律;坑内土体对入土段嵌固作用明显大于外侧土体。     

铜/铝层状复合板的高温拉伸力学性能与断裂行为

在200℃保温条件下进行铜/铝层状复合板的高温拉伸试验,采用SEM、TEM、EDS表征分析了复合板的组织演变与断裂行为,研究了界面组织对复合板高温拉伸力学性能的影响.结果表明:冷轧复合板的基体层之间紧密结合,经过退火处理后,铜/铝界面发生显著的元素互扩散,在350℃时生成以金属间化合物为主要成分的界面层;高温拉伸过程复合板的断裂源位于铜/铝界面层,当界面结合强度较低时,裂纹沿铜/铝层间快速扩展,基体层间的力学性能差异使界面承受附加拉应力加剧了界面断裂失效;300℃退火处理的铜/铝复合板在高温拉伸过程具有较好的界面稳定性,界面强化效应明显,复合板的屈服强度为106.6 MPa,而且拉伸断口各基体层保持良好结合状态.     

带卸荷板的大圆筒结构受力特性分析

带卸荷板的大圆筒结构在实际工程中受力特性复杂,难以用规范进行计算。运用有限元软件建立带卸荷板的大圆筒结构模型,研究其分别在岸桥荷载、波浪力和堆载土压力作用下的竖向拉力、环向拉力、竖向弯矩和环向弯矩,以及荷载的分布位置,了解其在不同荷载作用下的受力特性。结果表明,岸桥荷载对大圆筒整体结构应力分布影响较小,但对圆筒顶部弯矩影响显著;圆筒顶部受竖向弯矩影响较大,圆筒下部受环向弯矩影响较大;3种荷载作用下,最大竖向及环向弯矩均出现在圆筒与圆筒的相接处,圆筒下部呈波浪侧受拉、土侧受压的现象。     

球-环-柱型式球面舱壁静强度及承载能力分析

以球-环-柱组合壳型式的球面舱壁结构为研究对象,分析不同几何形状下球面舱壁结构静强度及承载能力的特性。为表征球面舱壁扁平几何形状,初步提出"扁平度"的概念,借助结构有限元软件,对系列不同扁平度球面舱壁模型进行计算,分析其对结构静强度及极限承载能力的影响作用。研究表明:当球面舱壁扁平度较小(约小于0.2)时,过渡环段的内表面应力强度问题突出,容易产生塑性变形并扩展至整个过渡环段,并在过渡环区域发生破坏;当扁平度较大(约大于0.7)时,球壳区域出现弯曲应力,初挠度影响较为敏感,易在初挠度区域产生塑性变形导致结构失效;建议扁平度取值范围为0.35~0.55,对应球面舱壁极限承载能力相对较高。本文的研究结论可为球-环-柱结构设计提供参考。     

聚丙烯编织布抗拉特性影响因素研究

聚丙烯编织布是长江航道整治工程中最重要的材料之一。为研究聚丙烯编织布抗拉试验的影响因素,在理论分析的基础上进行试验分析,明确了湿度、温度、试样宽度和拉伸速率对抗拉试验的影响情况,提出聚丙烯编织布抗拉试验的注意事项。     

球-环-柱型式球面舱壁静强度及承载能力分析

以球-环-柱组合壳型式的球面舱壁结构为研究对象,分析不同几何形状下球面舱壁结构静强度及承载能力的特性.为表征球面舱壁扁平几何形状,初步提出"扁平度"的概念,借助结构有限元软件,对系列不同扁平度球面舱壁模型进行计算,分析其对结构静强度及极限承载能力的影响作用.研究表明:当球面舱壁扁平度较小(约小于0.2)时,过渡环段的内表面应力强度问题突出,容易产生塑性变形并扩展至整个过渡环段,并在过渡环区域发生破坏;当扁平度较大(约大于0.7)时,球壳区域出现弯曲应力,初挠度影响较为敏感,易在初挠度区域产生塑性变形导致结构失效;建议扁平度取值范围为0.35~0.55,对应球面舱壁极限承载能力相对较高.本文的研究结论可为球-环-柱结构设计提供参考.     

无粘结柔性管抗拉伸层结构分析

柔性管抗拉伸层是复杂的空间螺旋线结构,其结构响应分析对柔性管疲劳分析、强度分析和屈曲分析有重要作用。文章基于曲梁理论,应用斜驶螺旋线假设和测地线假设两种空间曲线公式,以空间细长杆理论及胡克定律本构方程为基础,采用格林应变张量与第二Kirchoff应力张量度量,对深海无粘结柔性管抗拉伸层螺旋形钢缆结构平衡方程进行了推导,编写了分析程序。利用该程序,分析了抗拉伸层钢缆在轴对称载荷下和弯矩作用下的曲率变化和结构响应;同时利用三维直梁有限元模型与曲梁有限元模型建立数值模型,将程序结果与数值模拟模型结果进行了对比,证明了结果可行性。该结果可为柔性管抗拉伸层结构设计提供快速的预估计方法。     

利用MSC. Marc分析气囊结构参数对空气弹簧垂向特性的影响

利用非线性有限元软件Marc的加强筋模型和空腔结构模型,研究了带有增强帘线层的空气弹簧橡胶气囊的垂向刚度特性,通过对空气弹簧气囊的加载过程的模拟分析,得出气囊各结构参数对其垂向拉伸压缩特性的相关影响,为空气弹簧联轴器的设计研究提供了有效可行的手段.     

钢纤维混凝土基本力学性能的尺寸效应试验研究

通过标准试件和非标准试件受力性能试验,研究了钢纤维长度和体积率、骨料粒径、混凝土强度等级对钢纤维混凝土立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉和弯曲抗拉等强度指标的尺寸效应影响规律,提出了相应的尺寸换算系数。     

混凝土筒体刚度简化计算方法研究

按照材料力学方法和有限元方法计算小尺寸混凝土筒体的刚度,验证材料力学计算筒体拉压刚度、抗弯刚度和抗剪刚度的准确性;对于抗扭刚度,根据大量模型的计算结果采用神经网络得到经验公式,给出筒体刚度的简化计算方法。     

含裂纹损伤部分加筋板应力强度因子分析

基于复应力函数的解法,对含裂纹部分加筋板在拉伸载荷作用下的应力强度因子进行了分析计算.考虑了部分筋条的长度、位置以及筋条与板的相对刚度对加筋板裂纹尖端应力强度因子的影响,并基于这些结果对结构的止裂性能进行了分析.计算结果表明对于给定的裂纹长度,随着筋条长度的增加,筋条对裂纹板的加强作用普遍提高,当筋条的长度增加到一定程度时,继续增加筋条长度对应力强度因子影响不大;提高筋条对板的相对刚度,能有效降低结构应力强度因子,提高结构的止裂能力.     

脐带缆轻量化设计及其力学性能

脐带缆内部结构是由众多功能单元集成的复合结构,随着油气资源开发向深海推进,常用铠装钢丝脐带缆的有效抗拉能力急剧下降,有必要对其进行轻量化改进。因此,通过对碳纤维脐带缆的截面和芳纶增强脐带缆的增强层进行设计,从脐带缆的理论求解和数值仿真两方面分析碳纤维脐带缆和芳纶增强脐带缆相较于钢管脐带缆和铠装钢丝脐带缆的力学性能和轻量化程度。通过数值仿真分析缆长对3种脐带缆刚度的影响。研究发现,碳纤维脐带缆的轻量化程度最高,可达26.1%。     

接触状态对膜片组件强度及刚度的影响

主要考虑在膜片组件中片与片之间的接触条件下对其进行有限元建模,分析膜片组件的强度与刚度。通过对膜片组件中不同层膜片应力大小及分布的模态研究,分析了膜片组件层数、膜片组件套垫预紧力对膜片组件强度的影响,并在此状态下分析了膜片组件的刚度。对接触状态下不同膜片层数、不同预紧力情况下的应力、刚度进行了比较,得出了接触状态对膜片组件强度及刚度的影响。     

船舶材料抗高温性能的测试与分析

常规方法测试材料抗高温性能时,直接对材料进行高温锻造,导致高温下材料拉伸性能、弯曲性能量化值普遍偏小。提出船舶材料抗高温性能测试方法。高温锻造前对船舶材料进行热处理,制作材料单向板,利用空气炉和烘箱,对单向板进行热暴露、淬火,通过煅烧炉,高温煅烧单向板,在不同煅烧温度下,使用拉伸机拉伸单向板,直至材料纤维断裂,得到高温下的材料极限拉伸强度、弯曲变异系数,表现材料抗高温性能。选取船舶材料中常见的Al合金复合材料,作为高温性能测试材料,实验结果表明,不同测试温度下,设计方法提高了极限拉伸强度、弹性模量测试值,反应的拉伸性能、弯曲性能更符合实际情况。     

复合材料船体层合板的极限强度分析

基于更新拉格朗日格式,应用非线性层合三维退化壳元,结合有效的复合材料失效准则、刚度退化模型以及文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,对复合材料层合板在轴向载荷作用下的轴向压缩极限强度问题进行深入研究.讨论了铺层方式、板厚等对极限强度的影响.通过与试验结果进行比较,表明基于文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,结合增量更新拉格朗日格式下非线性层合三维退化有限元的计算方法能有效计算复合材料层合板的轴向压缩极限强度,并具有很高的精度.     

芯层可压缩的夹层梁动态刚度矩阵研究

该文推导了考虑芯层垂向压缩变形影响的夹层梁的动态刚度矩阵,为动态刚度矩阵方法提供了一种新的单元类型。首先给出了一种考虑夹层梁芯层垂向压缩变形影响的夹层梁位移模式,推导了相应的夹层梁动能和势能,根据Hamilton原理推导了其控制微分方程,按动态刚度矩阵的一般推导过程推导了考虑芯层垂向压缩变形影响的夹层梁动态刚度矩阵。计算结果表明文中推导的夹层梁动态刚度矩阵是正确可靠的;在夹层梁的动态刚度矩阵推导和高频振动计算中考虑芯层垂向压缩变形是合理的。