复杂载荷下裂纹SIF计算的子模型技术

对船舶与海洋工程结构物进行疲劳评估,首先要通过子模型技术解决复杂应力场中裂纹应力强度因子(SIF)的计算问题。针对子模型技术实现过程繁杂且效率较低的问题,分别提出"逐周分层法","转换矩阵法"及"映射划分法"并基于VBA及APDL语言编写插件MPCarrangerV1.0,FEMcoortransferV1.0及CrackmapperV1.0,解决从Patran整体有限元模型到Ansys子模型时壳体单元间MPC创建低效、不同坐标系间节点位置转换困难及裂纹自由划分的局限性问题。基于DNV及ABS相关规范,以某B型LNG燃料舱的疲劳热点为例,对改进的子模型技术进行验证,结果表明经改进的子模型技术可成功施加合理边界条件并实现SIF的求解,可为子模型技术快速实现复杂载荷下裂纹SIF的准确计算提供参考。     

深海超高压环境模拟容器裂纹评定

深海超高压环境模拟容器用于模拟水下压力环境,其容器壁上承受反复载荷,容易产生疲劳裂纹.疲劳裂纹扩展是影响其断裂的主要因素.本文旨在分析半椭圆裂纹在老化的深海超高压环境模拟容器中的扩展行为,评估容器的安全性,因此对材料20MnMoNb钢的裂纹扩展特性进行了试验研究,首先考虑三角形和梯形加载情况,通过比较两组实验结果,考察了其材料对保载时间的敏感性.采用基于统一的裂纹扩展率模型的三维有限元方法进行了疲劳裂纹扩展计算,并通过CT试样的一组数值和实验结果进行了验证,最后建立了不同初始尺寸、展弦比和倾角的裂纹有限元模型,并根据裂纹在容器内壁的容许深度准则,计算了容器的剩余寿命.其分析结果可为深海超高压环境模拟容器可靠性评估提供参考.     

爆炸硬化高锰钢组合辙叉水平裂纹伤损分析

爆炸硬化高锰钢组合辙叉是近几年针对重载铁路使用条件开发的一种新型固定型辙叉产品,在批量上道使用后,水平裂纹伤损发生频次逐渐增加,引起广泛的关注。对水平裂纹伤损产生的原因进行分析,并提出多项改进措施。通过改进措施的实施,在朔黄线取得了较好的改进效果。实际结果表明,通过不断改进工艺、提高质量、加强维护,爆炸硬化高锰钢组合辙叉能够实现通过总重3亿t以上的目标。     

腐蚀裂纹损伤下船舶管路抗冲击时变剩余强度研究

舰艇管路系统对冲击载荷作用非常敏感,遭受冲击载荷后通常会引起管路系统应力或变形过大而破坏,而裂纹和腐蚀作为常见的一种损伤缺陷导致结构承载力下降,降低管路系统的使用寿命。因此针对典型管路系统管路段,建立仿真精度较高的典型管路有限元模型,对典型管路系统管抗冲击性能进行分析;根据仿真分析结果,确定管路结构强度的薄弱节点或分段(称之为关键节点或关键结构)作为裂纹扩展的初始点。基于管路系统腐蚀和裂纹的发展规律和有限元计算方法,建立管路系统时变剩余强度预报模型,发展一种分别计及腐蚀、裂纹2种因素作用下,舰艇管路系统在三向冲击载荷作用下剩余强度的计算方法和实现流程。在此基础上,分别研究裂纹损伤、腐蚀损伤在不同服役年限下冲击载荷对舰艇管路时变剩余强度的影响规律。     

基于GTM的岩沥青混合料性能研究

岩沥青以其生产便利性及与沥青间的良好配伍性,得到了研究学者的关注。分别对不同岩沥青掺量的基质沥青和SBS改性沥青开展试验研究;基于"干法"工艺,采用GTM法成型不同岩沥青掺量的基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料并开展高温稳定性和水稳定性试验研究。结果表明,随着岩沥青掺量的增加,沥青的粘度和耐热性能逐渐增强,黏附性效果得到改善;沥青混合料的高温稳定性能明显提高,水稳定性有所改善。综合考虑成本问题,推荐岩沥青在基质沥青混合料和SBS改性沥青混合料中的掺量分别为3.0%和1.0%。     

沥青玛蹄脂混合料的高温性能影响因素分析

沥青玛蹄脂混合料作为良好的钢桥面铺装层材料,其高温性能一直是关注的焦点,本文基于室内车辙试验研究了其高温性能影响因素,重点分析了荷载和温度、拌合时间及加铺SMA对沥青玛蹄脂混合料的高温性能指标动稳定度的影响规律,为今后玛蹄脂混合料的路用实践提供了借鉴.     

弹簧支吊架在FPSO高温管道中的应用

高温条件下管道热胀、冷缩和端点附加位移产生的位移载荷是造成管道应力过大和相连设备管口扭矩、反力过大的主要因素。合理设计管道走向和支架布置来增加管道系统柔性是减小管道热载、降低管道应力的主要途径。以机舱排烟管道系统为例,在CAESAR II中建立数值模型,分析了排烟管道的热胀载荷对管道的影响,比较了弹簧支架约束与刚性支架约束对高温排烟管道一次、二次应力的影响。研究发现,在高温管道中,弹簧支吊架不仅能增加管道系统的柔性,减小管道热应力,而且能降低管道对支架的约束载荷,减小管道所受的集中力。     

循环载荷下考虑累积塑性影响的含中心穿透裂纹板CTOD研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)是评估结构材料韧性以及分析低周疲劳破坏引起的裂纹扩展的重要参量。结合Dugdale模型,以裂纹尖端累积塑性应变为控制参量,提出了一个循环载荷下含裂纹船体板的CTOD计算模型;利用有限元法模拟了裂纹尖端累积塑性应变、平均应力、裂纹长度等相关因素影响;结合最小二乘法拟合出了基于累积塑性塑性应变、平均应力比以及裂纹长度的两阶多项式。研究表明,基于累积塑性应变的CTOD计算模型为正确评估循环载荷下船体板的累积塑性破坏提供了一种新途径。     

船舶焊接常见裂纹分析及控制

船体结构焊接过程中,会出现各种不同的焊接缺陷,焊接裂纹则是最危险的一种缺陷。从船厂生产实际出发,分析船舶建造的过程中容易产生焊接裂纹的部位以及裂纹类型,对产生裂纹的原因进行“把脉分析”,进行一系列的会诊;并结合具体的案例及现场试验结果,找到真正的“病因”所在;独辟蹊径,对容易忽略的影响因素进行深入研究。结合具体的生产条件,提出切合实际、经济有效的方法,来提高焊接质量和产品结构的可靠性。     

嘉陵江草街航电枢纽船闸工程混凝土高温条件下施工技术

嘉陵江草街航电枢纽船闸工程主体混凝土总量约为60万m3,为多级配半干硬性混凝土,文中论述了混凝土温控指标的确定,高温条件下施工措施及实施效果。保证在高温条件下混凝土连续、快速施工,确保施工质量和进度。