Fitness-for-purpose assessment of cracked offshore wind turbine monopile

In this paper, the procedure for flaw acceptability assessment is examined through a case study of a semi-elliptical surface crack in an offshore monopile as it grows till it forms a through thickness crack. Using the procedure prescribed in an industrial standard (BS 7910), the fracture ratio, K_r is shown to increase monotonically with increasing crack depth. The load ratio, L_r, is initially insensitive to the crack depth. However, there is a rapid increase in L_r when the crack depth to thickness ratio exceeds 80%. L_r values obtained from detailed 3D FE limit analysis using elastic-perfectly-plastic material behaviour do not exhibit the asymptotic behaviour predicted by BS 7910 as the flaw transitions from deep crack to through-thickness crack. Furthermore, K_r predicted by BS 7910 is shown to be an over-estimation for the typical dimensions of offshore monopiles. The findings suggest that a structure with a deep flaw may be identified as unacceptable based on BS 7910 when it may still possess a non-trivial amount of structural residual life. This is a concern for monopiles where crack growth as a large flaw forms a significant part of the total life.     

水动力载荷下复合材料螺旋桨强度评估

为开展水动力载荷下复合材料螺旋桨强度评估研究,首先采用ANSYS/CFD计算螺旋桨流体模型在设计工况下的水动力载荷,并基于ABAQUS软件通过编码INP文件将水动力载荷施加于螺旋桨结构强度模型上;然后基于Hashin失效准则,分析不同铺层角下螺旋桨可能出现的失效模式,进行复合材料螺旋桨结构强度的评估分析; 最后, 依据应力等效原则, 将水动压力载荷等效为集中载荷,开展模型桨静强度试验和仿真计算。结果显示: 仿真计算结果与试验结果吻合良好, 最大误差在9%以内, 验证了复合材料螺旋桨强度评估方法的可靠性。     

基于UMAT的冰—结构相互作用数值仿真

基于ABAQUS 用户自定义子程序UMAT,采用已有的冰的弹性失效准则,针对冰与结构的相互作用进行数值模拟。首先, 通过简单算例验证本文开发的UMAT的正确性;然后, 采用开发的UMAT建立单个冰单元受刚性板挤压下的力学模型,得到力—位移曲线;最后, 通过建立圆柱与冰相互作用的仿真分析模型,探讨冰板厚度对结构反力的影响。研究结果表明,采用用户自定义程序UMAT使得模拟更为复杂的冰力学特性成为可能,可为以后开展大规模的冰—结构相互作用研究奠定基础。     

中心斜裂纹矩形薄板的极限断裂强度分析

对具有中心穿透斜裂纹在弹性断裂和完全塑性断裂两种破坏模式下的断裂强度进行了分析.在弹性破坏模式下,利用应变能密度因子准则对不同的裂纹倾斜角和不同的矩形板长宽比对斜裂纹的初始扩展角度的影响进行了数值计算和讨论.对于延性材料的完全塑性断裂模式,利用弹塑性有限元对不同裂纹倾斜角下的矩形板的极限拉伸强度进行了分析,并对中心穿透裂纹拉伸强度简化计算公式进行了考虑裂纹倾斜角度的修正.     

潜器圆柱形耐压壳体强度和稳性计算及衡准方法研究

针对我国潜器规范和美国ABS潜器规范,对其表征圆柱形耐压壳体强度和稳性的特征量及其计算方法进行对比,并分析两种计算方法的主要区别及其产生的原因。对比分析两国规范关于强度和稳性衡准方法的区别。分析讨论影响潜器耐压壳体安全性的各种因素。给出相应的算例,进一步证明分析结果的可信度。     

基于湿度应力场理论的膨胀土边坡稳定分析

边坡土体中的膨胀力是导致膨胀土边坡失稳的主要原因之一。文章基于湿度应力场理论,采用ANSYS软件的热传导分析功能模拟分析边坡的降雨入渗以及膨胀变形,并采用有限元强度折减法对不同条件下边坡安全系数进行计算,分析了膨胀土边坡稳定规律,为膨胀土边坡处治提供理论依据。     

活断层错动位移下衬砌断面型式对隧道结构的影响

以棋盘石隧道为工程背景,采用有限元方法,设置五种不同仰拱半径的三心圆断面,对比研究了活动断层错动下不同衬砌断面型式对链式结构隧道受力及塑性变形的影响。结果表明:断层错动引起隧道二次衬砌受到拉张、剪切、挤压组合作用;断层错动引起的高应力带主要在断层带内的节段拱脚位置,且峰值位于上盘,剪切缝能有效地吸收断层错动产生的拉应力;在隧道断面不断趋向正圆的过程中,二次衬砌最大主应力、最小主应力、剪应力均呈减小趋势,等效塑性应变呈增大趋势。     

大跨度连续刚构桥施工期截面应力测试与分析

广西布柳河大桥主桥为主跨235m、墩高97米、桥宽仅8.3米的特柔预应力混凝土连续刚构桥。文章结合主桥施工监控实践,介绍大跨高墩连续刚构桥施工期截面应力测试及数据分析的方法,为同类桥型施工提供参考。     

高烈度地震区公路隧道洞口段地震响应分析

根据隧道地震安全性评价报告和地勘资料,建立了三维数值计算模型并采用一致粘弹性人工边界模拟动力边界,对高烈度地震区公路隧道洞口段进行了瞬态动力计算。计算结果表明:在三向地震荷载激励下,洞口段衬砌的地震响应具有明显滞后性,衬砌以水平横向振动为主、轴向振动次之、竖向振动最弱;洞口段衬砌的拱腰部位将承受极大拉应力和剪应力,可设减震层吸收地震能量。通过对衬砌相对位移的分析得出,衬砌横向和轴向变形都很小,衬砌稳定性尚好。     

圆柱分支管Y型三通相贯线的计算及应力集中区域

建立了圆柱分支管Y型三通的主管相贯线处的周长不变的条件 ,确定了相贯线为椭圆。给出了由已知主管相贯线处直径确定分支管直径和椭圆周长或反向求解的计算公式 ,讨论了精度。并用ANSYS程序计算确定了应力集中的区域。