间隙对拼组式浮桥静态响应的影响分析

为了减小浮桥在通载状态下的结构内力及浮桥拼组拆卸的方便,拼组式浮桥通常在设计的时候就在舟节之间留有一定的连接间隙.在以往的分析中大多忽略了这种间隙对浮桥变形和受力的影响,而简单地将浮桥简化为连续或者铰接梁体系进行数值或者解析求解,这种方法并不能准确地给出桥节之间连接间隙的存在及其大小对浮桥静态响应的影响.本文以拼组式浮桥的连接间隙为研究对象,建立全桥分析的三维有限元模型,并用非线性单元的组合对浮桥连接件的力学特性进行有限元模拟,通过计算与试验结果的比较,表明了本文方法的正确性;在此基础上本文研究了浮桥在静载荷作用下的位移响应及不同位置的连接件内力与连接件间隙之间的关系,为此类浮桥的设计提供了必要的参考,并为其后续的动力分析提供了必要的理论依据.     

发明专利信息

C93 一种可着地承受荷载的带外伸舷的双体舟申请号:85203049申请日:85.7.13申请人:山东省交通厅黄河航运局该双体舟用于构筑浮桥,它由可承压的舟体、连接桥、外伸舷、接头所组成,其特点:采用可变刚性接头,在浮桥飘浮时为刚性,落滩时为铰接;可把双体舟制造成两个或四个带外伸舷的单体舟,外伸舷可折叠在     

完全耐腐蚀的小型浮桥舟

英国 CU 浮桥舟公司在最近召开的东京国际船舶展览会上展出了先进合成材料制的浮桥舟。该产品在结构设计中采用了和著名的蒙塞尔结构塑料公司共同开发的“Celldeck”,     

基于ANSYS的岸边集装箱起重机有限元分析

为了分析岸边集装箱起重机主体钢结构的强度、刚度和使用寿命,采用ANSYS有限元分析软件对岸边集装箱起重机进行有限元分析。采用Shell单元和Beam单元相结合的方法对结构进行建模,并对有限元结果进行分析。有限元计算结果表明,模型应力最大处位于连接铰点几何形状突变处附近。在前大梁与拉杆的连接部位添加加强板,改进后结构强度满足使用要求。对结构进行疲劳分析,结果表明前大梁累积损伤值最大。     

考虑泥沙淤积影响的高桩码头三维有限元分析

泥沙淤积将影响高桩码头的正常使用。为掌握泥沙淤积对高桩码头基桩的影响规律,借助有限元分析方法,结构与土均按三维实体单元建模,桩土间设置接触单元考虑桩土相互作用,采用单元生死近似考虑泥沙淤积过程,岩土参数采用实测位移资料进行校准。分析结果表明,泥沙淤积引起的附加土压力将使最大弯矩出现在基桩顶部,且大部分为陆侧受拉,最危险截面出现在桩头向海的桩顶附近;对泥沙进行清淤处理后,将明显改善基桩受力状态,极大降低淤积对基桩造成的不利影响。     

船体结构有限元建模中实体单元与板壳单元连接技术

船体有限元模型普遍采用板壳(shell)单元离散,而某些大厚度局部结构形状复杂,需采用实体(solid)单元模拟.在Patran软件中,对这2种单元进行简单的节点耦合会出现自由度不匹配的问题,进而导致求解错误,故对这2种单元的连接技术进行研究尤为必要.对变厚度对接平板进行全solid单元建模计算,通过与文献结果相对比,验证数值模拟的正确性;引入复合单元法、MPC-RSCCON和MPC-Rigid 3种连接技术,在不同载荷作用下对比分析结构响应;对各连接技术中的相关控制参数进行敏感性分析.结果 表明,3种方法在特定条件下均能较好地实现有限元模型中shell单元与solid单元的合理连接,其中MPC-Rigid的精度更高、操作更为方便,建议在船体结构有限元建模中采用MPC-Rigid进行shell单元与solid单元的连接.     

船用大型焊接结构的焊接变形预测实例

对船体结构中常见的焊接接头在焊接过程中的力学行为进行了热弹塑性有限元分析,确定其固有应变与热输入的关系。在掌握固有应变规律的基础上,应用固有应变焊接变形分析软件,对低温储罐结构的焊接变形进行了预测。表明采用基于固有应变的弹性板单元有限元法,能够对大型船体结构进行焊接变形预测。     

FPSB与连接浮桥耦合运动响应分析

作为一种用于岛礁开发的新型浮式结构物,FPSB(Floating Production Storage Bridge)通过浮动式栈桥与近海岛礁连接。现有规范及理论缺乏连接浮桥对船体运动响应影响的计算方法,因而本文基于三维源汇分布法,建立船体与连接浮桥准静态的六自由度耦合运动方程,编制程序计算浮桥影响下船体的运动及载荷,并分析满载工况下考虑连接浮桥前后的船体运动响应和载荷响应。数值结果表明,连接浮桥对船体的垂荡和纵摇运动影响较大,计入浮桥影响后船体的垂向弯矩和垂向剪力的幅值总体上呈变大的趋势。本文研究成果对船体和连接浮桥耦合运动计算具有参考意义和实用价值。     

复合材料层合板螺栓连接接头极限强度分析

对基于不同渐进失效准则计算复合材料层合板螺栓连接接头极限承载力的高精度预报方法展开研究。基于Abaqus有限元软件,采用USDFLD子程序对接头进行渐进失效分析。分别采用最大应力准则、蔡-希尔失效判据、霍夫曼失效准则、蔡-吴失效准则、哈辛失效准则等5种失效准则进行数值计算。建立不同的场变量描述纤维、基体、界面的损伤状态,研究复合材料层合板螺栓连接接头在拉伸载荷作用下的损伤发展过程。研究表明,基于这5种失效准则计算的有限元仿真结果均与试验值较为接近,其中采用纤维失效和基体失效分开考虑的哈辛失效准则计算的复合材料层合板螺栓连接接头的极限强度与试验结果的准确度吻合最好,较适用于复合材料螺栓连接结构的有限元仿真。     

半潜式起重拆解平台立柱连接强度分析

基于非对称无横撑式半潜平台的设计思想,提出一种大圆弧结构的立柱连接型式,并进行设计有效性验证.在建立半潜平台全船有限元模型的基础上,通过采用水动力分析方法确定该平台在风暴自存吃水下最危险的设计波参数,然后,对大圆弧立柱连接型式的半潜平台整体强度进行了分析.结果表明:上船体和立柱之间的大圆弧过渡结构型式能有效地减轻无横撑...     

基于有限元能量流的混合结构间耦合损耗因子

为了减轻船舶结构重量,降低重心,高速船往往采用钢、铝混合结构,两者之间采用过渡接头进行连接会影响结构声波的传递。耦合损耗因子(CLF)作为统计能量分析法的一个关键参数,对船舶舱室噪声预报有着重要影响。基于有限元能量流法构建了相应的数值计算模型,采用Matlab软件编写计算程序,将其应用于某典型钢、铝混合结构的计算中并对其进行了验证,同时还研究了连接接头参数及加筋板对结构耦合损耗因子的影响,结果表明:增加接头的重量或横截面积可以减小中高频段的耦合损耗因子。所编程序可以为该类型船舶的噪声预报及减振降噪提供建议与指导。     

含分层损伤复合材料层合板声激励下振动特性研究

本文通过对含厚度方向不同位置椭圆分层层合板结构动力分析,讨论平面声波激励对结构动力响应特性的影响,基于分层损伤结构变形特点,将含损伤层合板的基板和上下子板采用Mindlin板单元离散,而分层损伤区以虚拟连接单元模拟,根据耗散能的计算确定结构的模态阻尼特征,建立含损伤层合板的振动响应函数的有限元分析方法,用算例验证模型的可信性,在0-1000Hz范围内,计算了含厚度方向不同位置椭圆分层损伤层合板结构的固有频率、模态阻尼和幅频响应与相频响应,依据计算结果分析了分层损伤对动力特性的影响,有益于进一步对分层损伤建立识别模式.     

混合坝接头部分动力分析

将有厚度接触摩擦单元引入具有观音岩混合坝接头的堆石体与混凝土坝段之间的接触面进行力学模拟。在堆石及心墙料的静力本构关系上采用Ducan双曲线E-B模型模拟堆石坝的实际填筑施工和水库蓄水过程,并采用非线性动力分析方法对大坝连接坝段进行三维地震动力分析,揭示了插入式接头坝段采用在竣工期和运行期的接触面的应力情况和脱开情况。对心墙料与混凝土的接触面采用动力接触薄层单元进行模拟,真实地反映了地震过程中接触面的剪切及开合变形情况。根据动力分析成果,对大坝软接头的抗震性能及抗震安全性进行评价。     

加筋板结构连续焊焊接变形规律

基于通用有限元软件Abaqus,采用顺序耦合热弹塑性有限元方法对加筋板结构双边连续焊焊接变形规律进行了研究。为了提高计算效率,采用具有截面积分特性shell单元的shell/solid模型描述加筋板结构,实现了焊接过程数值模拟。针对双边连续焊焊接方式,分别计算比较了T形接头两侧同时焊接和两侧依次焊接情况下的结构残余变形和应力。结果表明:T形接头两侧同时焊接产生较小的焊接变形,并且变形较为对称。     

含损伤加筋板结构声辐射模态变异研究

本文采用声辐射模态的有关理论,用结构的声辐射模态参数来表征结构本身的固有声辐射特性.以加筋板结构为例,计算不同加筋情况和结构不同损伤情况下的声辐射模态.基于Mindlin理论,建立描述健康和损伤的四结点有限元板壳单元模型,采用有限元方法计算结构表面动力响应.各向同性损伤单元,采取刚度各向整体弱化的方法分析;对于各向异性损伤单元,采用K8chanov理论,引人了x和y两个方向的弹性损伤折减系数.考虑到不同损伤存在形式,计算分析了损伤对振动频率、模态以及声辐射模态的影响.文章建立了一种含损伤结构的分析方法,通过对一些典型算例分析,在评价损伤对船舶与海洋结构物常用的加筋结构声辐射特性影响方面做出了一定的探索.     

新型沙漏式FDPSO的典型控制载荷工况分析

针对具有沙漏型浮式主体的新概念FDPSO,根据其浮体模型的特殊结构型式,论文提出了与之对应的有别于传统船舶和海洋平台的新型控制载荷工况。然后,采用基于频域波浪势流理论的边界元数值模拟方法研究了新型沙漏式浮体典型控制载荷的响应幅值算子。在此基础上,通过载荷长期极值预报方法,进行波浪搜索得到一系列设计波组。进一步,根据沙漏型浮体所受波浪载荷和运动RAO,分析了各个典型控制载荷峰值的成因。最后,基于准静态分析方法和浮体有限元模型,对最不利载荷工况下平台结构进行了强度分析,并结合HCSR规范对平台主体结构进行了强度校核,以期能够为新型沙漏式FDPSO的主浮体结构设计提供参考依据和准则。     

基于损伤力学-有限元法的大跨度钢桥梁构件疲劳损伤累积分析

采用损伤力学-有限元全耦合方法分析桥梁焊接构件内的疲劳损伤累积过程,具有明确的物理意义.首先介绍了耦合疲劳损伤分析的基本方法,建立了全耦合疲劳损伤分析的有限元方法过程,并将分析方法和过程嵌入大型通用有限元软件ABAQUS的用户接口里,便于对实际工程结构疲劳损伤累积过程进行分析.采用全耦合疲劳损伤分析方法,对青马大桥关键焊接构件进行疲劳损伤累积分析,结果表明:关键焊接构件疲劳损伤的累积过程具有局部性;疲劳损伤场与应力场之间存在着相互作用;广泛采用的线性米勒准则用于疲劳寿命评估是偏于安全的.这种偏于安全的误差,用于结构的疲劳设计是合适的,但对于在役结构疲劳损伤累积的准确砰估却是不利的.该方法为桥梁结构基于有限元热点应力分析和损伤力学理论进行局部疲劳损伤累积的准确评估提供了可行的方法和理论基础.     

半潜船可拆卸式浮箱连接螺栓强度计算方法研究

随着半潜船的发展,可拆卸式浮箱的应用越来越广泛。基于水动力计算对船体的运动预报,和有限元结构分析方法,提出当半潜船的可拆卸式浮箱与船体结构之间采用螺栓连接方式时,可以通过预报的运动载荷计算浮箱的最大受力,并通过有限元结构分析计算各个螺栓的分布受力,在此基础上对螺栓强度进行计算。     

浮桥艇结构强度直接计算分析

采用直接计算方法,利用有限元分析软件MSC.patran/Nastran建立浮桥艇有限元模型,对船体、横梁、螺栓等主要结构进行评估,并依据CCS有关规范和指南进行衡准,结果表明满足规范结构强度要求。     

拼装式浮箱工程船船体及连接装置强度有限元分析

利用有限元分析软件MSC.PATRANNASTRAN对某拼装式浮箱工程船进行整船有限元分析。针对螺栓连接结构的分析,采用MPC模拟和实体模拟两种方法进行比较。结果表明,波浪中拱工况全船结构应力最大,且高应力发生在主浮箱前端壁附近的连接装置及船体结构处。采用实体单元模拟螺栓连接,能更有效地反映浮箱之间的连接特性,此方法更为合理。