预测低周疲劳寿命的一种新方法

从低周疲劳损伤可由疲劳过程中的非弹性响应来反映的理念出发,以循环弹性余应变能密度来表征循环应力应变曲线的非线性部分偏离线性的程度,建立了基于循环弹性余应变能密度为基本参量预测低周疲劳寿命的新方法.采用30CrNiM08钢的疲劳试验结果和文献中对某高温合金的疲劳试验结果,对该预测模型的预测结果和Manson-Coffin公式、三参数幂函数模型预测结果进行了对比分析,结果表明,文中提出的预测模型的预测结果与试验结果吻合良好,预测精度高于Manson-Coffin公式的预测精度,并接近或高于三参数幂函数模型的预测精度.     

含裂纹钢板复合材料修补强度和刚度数值分析

用ANSYS有限元分析软件对复合材料补片修复含边裂纹和中心裂纹钢板的强度和刚度进行了数值分析.引入相对刚度的概念,研究了钻有止裂孔裂纹的长度对损伤钢板相对刚度的影响,分析了损伤钢板刚度复合材料贴片修补效果;引入屈服载荷提高率的概念,分析了损伤钢板强度的修复效果.     

碰撞凹陷对导管架屈曲及疲劳强度的影响

以某导管架架腿在受台风影响下与运维船发生碰撞凹陷为基础,根据碰撞产生的实际凹陷尺寸,建立导管架架腿凹陷模型,采用Ansys软件研究碰撞凹陷对圆管屈曲承载能力及疲劳强度的影响。结果表明：在轴向荷载作用下,碰撞凹陷后圆管临界屈曲承载能力降低了45.87%。在临界屈曲载荷作用下,完整圆管径向位移沿圆管径向向外鼓曲,但凹陷圆管径向位移呈现局部向内凹陷和局部向外鼓曲的现象。碰撞凹陷后,凹陷圆管疲劳损伤值局部区域呈增加的趋势,疲劳损失最大值区域发生在凹陷中间凹痕的C点和D点区域。     

基于正交试验的FLNG液舱加速度载荷系数分析

FLNG液舱存储着大量危险液货,需要对其进行合理的疲劳评估。但目前其疲劳计算工况尚未有明确规定,有必要探究相关参数对疲劳损伤的影响并对规范中工况制定给出一些有参考价值的结论或建议。以满载状态下的某型FLNG为例,首先基于正交试验设计法拟定三向加速度系数的载荷组合工况,然后采用有限元软件对各工况下的液舱关键部位进行疲劳累积损伤计算,最后进行极差分析,归纳出三向加速度系数对不同位置处的热点应力范围及累积损伤结果的影响趋势。结果表明,垂向加速度系数及迎浪工况寿命占比的变化对疲劳累积损伤的影响较为显著。研究成果可为今后FLNG液舱疲劳计算工况的制定提供参考。     

车用CFRP层压圆柱壳冲击损伤分析及最小穿透能量预测

为了探究碳纤维增强复合材料（CFRP）在汽车曲面零部件上的应用前景,该文以碳纤维增强复合材料（CFRP）层压圆柱壳作为对象,研究其在落锤冲击工况下的损伤与吸能特性。基于复合材料均质化方法,建立CFRP层压圆柱壳落锤冲击的多尺度模型,探究曲率半径对冲击损伤和能量吸收的影响;并采用非线性拟合方法建立了最小穿透能量与层压圆柱壳材料参数、结构参数及落锤参数之间的函数关系,实现概念设计阶段最小穿透能量的快速预测,对比仿真结果拟合公式的误差在20%以内。结果表明：相较于平板,层压圆柱壳的峰值载荷宽度更大、更平稳。在60 J冲击作用下,层压圆柱壳各铺层损伤面积相对均匀,其中纤维损伤与曲率半径无关,基体损伤面积随曲率半径增大而增大;当曲率半径为100 mm时,层压壳承载及抵抗变形能力较好,具有较好的抗冲击性;当曲率半径为200 mm时,层压壳耗散能量最多,吸能效果较好。     

含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹及腐蚀损伤对于浮式生产储油卸油装置（FPSO）结构来说难以避免,这将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹及腐蚀损伤FPSO结构的剩余极限强度意义重大。目前针对裂纹及腐蚀损伤联合作用下FPSO结构剩余极限强度的研究相对欠缺,本文采用非线性有限元分析方法,研究了不同腐蚀及裂纹损伤组合形式下FPSO结构剩余极限强度的衰减规律。结果表明,腐蚀与裂纹损伤均导致极限强度线性衰减,并且腐蚀损伤对极限强度的影响远大于裂纹损伤。研究结果对FPSO结构的设计、维护与延寿具有一定的参考价值。     

一种新型易更换桥梁支座系统

目前桥梁支座更换时需对桥梁梁体顶升起一定高度,而此时梁体发生了强制位移,会造成结构损伤。且需大型同步顶升设备,顶升技术要求较高,造成桥梁支座更换费用居高不下。为解决以上问题,为桥梁工程提供了一种新型桥梁支座系统,介绍了该系统的更换流程。该新型支座系统总高度可以调整,从而可减小支座更换对桥梁结构的损伤,同时显著降低支座更换技术难度和工程费用。     

冰区海上风机的动力响应及疲劳分析

本文针对冰区作业的海上风机进行动力响应分析与疲劳损伤计算。采用Kaimal风速谱进行风载荷计算。采用K?rn?冰力谱进行冰载荷计算。分别进行风载荷、冰载荷与风冰联合作用3种不同工况下的海上风机动力响应分析与疲劳损伤评估。结果表明,风载荷作用下塔筒顶端位移要远大于冰载荷作用。风冰联合作用下风机在泥面处的支座反力与弯矩均大于单一载荷的作用。冰载荷作用下风机的疲劳损伤小于风载荷所造成的疲劳损伤,但风冰联合作用下风机的疲劳损伤均大于任一载荷单独作用。采用DNV方法计算得到的疲劳损伤值较接近风冰载荷联合作用计算结果,且偏于保守。     

城市综合管廊火灾温度场分布及结构损伤数值模拟北大核心CSCD

为了对火灾下城市综合管廊的消防及其结构设计提供一定参考依据,文章以义乌商城大道地下综合管廊工程为依托,采用三维火灾动力学模拟软件FDS5.0建立高压电力舱火灾模型,针对电缆火灾对其舱室内部火灾发展过程及温度分布进行模拟研究。并将300℃作为混凝土结构高温损伤的临界条件,通过ANSYS有限元软件对舱室结构进行热分析,得到火灾下管廊结构温度场分布以及结构高温损伤深度。研究结果表明,若电缆舱室内下层电缆发生火灾时,其同侧上部电缆和另一侧电缆将先后被引燃,火势迅速扩大,其火灾最大热释放速率为11.5MW;且电缆燃烧范围相比于整个防火分区较小,可采用密闭自熄方式并辅以自动灭火系统进行火灾处理,属通风控制型火灾;在短期电缆火灾作用下,舱室内电缆燃烧使管廊结构形成了温度梯度较大的非线性温度场,且仅在一定范围内对结构造成高温损伤。     

水下爆炸作用下对称结构船体梁整体损伤特性研究

基于相似原则设计了全封闭对称结构船体梁模型,将TNT炸药置于模型中部正下方爆炸,通过改变爆距和药量来研究梁模型在水下近距非接触爆炸作用下的整体损伤特性,比较爆炸气泡运动对梁结构造成的中垂和中拱弯曲损伤作用,探索近距条件下炸药爆炸造成梁发生整体损伤变形时的高效攻击方式。研究发现:在近距非接触爆炸作用下,当爆炸气泡脉动频率与梁一阶湿频率相近时,水下爆炸气泡对梁结构造成的损伤作用以中垂弯曲为主,且爆径比越小,中垂损伤作用越明显;若爆径比不变,随着药量的增大,梁的整体损伤模式会由中垂弯曲向中拱弯曲转变;一定爆距范围内,炸药在远距离多次爆炸比近距离一次爆炸所造成的梁结构中垂损伤变形要大。