含初始变形船体加筋板有效宽度及剩余极限强度研究

为了评估舰船结构损伤后的剩余强度,对船体加筋板出现初始几何变形后,参与总纵强度的有效宽度和加筋板剩余极限强度进行研究。将加筋板受到垂直于平面压力后的变形,作为其初始几何变形,改变变形的方向和大小,利用有限元软件Ansys对加筋板结构进行线性和非线性分析。定义了板有效宽度计算方法,对不同变形方向和变形幅值时板的有效宽度和加筋板的极限强度进行对比分析,并拟合得到了计算板有效宽度和加筋板极限强度的经验公式。结果表明,初始几何变形会削弱加筋板结构的强度。在对损伤后船体结构强度进行分析和校核时,提出的经验公式可以直接用来计算板的有效宽度和加筋板的极限强度。     

散货船舱口盖剩余强度

通过对散货船舱口盖极限强度的理论分析，采用了正交各向异性板及刚塑性模型进行了理论上的推导，并对7万t散货船的1号舱的舱口盖(两块对称滚动式)，进行了ILL66及IACS URS21(1998年版与上述ILL66的88议定书中载荷的量级相当)的外载荷的比较及线性和非线性的有限元分析。本文所采用的有限元的线性及弹塑性计算对实际的舱口盖进行评估的结果证明，IACS URS21(ILL66的88议定书)的标准比ILL66的标准有所提高。采用非线性有限元法是在初始设计阶段使用的可行方法。这些结果可供规范研制工作参考。     

船舶总纵极限强度模糊可靠性研究

本文以模糊数学和结构可靠性基本理论为基础,分析了传统随机可靠性理论的不足,并在常规模糊可靠性理论研究的基础上,利用模糊集合与普通集合之间的转换关系,研究了模糊变量组合时的可靠性计算方法,拓展了模糊可靠性理论的使用范围.通过对模糊可靠度计算结果分析发现,模糊可靠性理论使设计更加科学,更加符合工程实际;模糊变量组合在船舶总纵极限强度可靠性上的应用,避免了传统计算方法由于变量统计数据不足而导致的偏差,减少了很多繁复的数学运算.算例分析验证了本文方法的准确性和实用性.     

基于J积分的含裂纹加筋板在单轴拉伸载荷下的极限强度计算

为研究含裂纹加筋板的极限拉伸强度,本文建立一系列不同长细比、不同裂纹长度、不同裂纹位置的含裂纹加筋板有限元模型,并基于J积分理论对其在单轴拉伸载荷下的极限强度进行了计算。结果发现含裂纹加筋板极限拉伸强度随加筋板长细比的增大略有减小,但减小的程度并不明显;含裂纹加筋板极限拉伸强度随裂纹长度的增大而减小,且减小的幅度逐渐增大;加强筋上的裂纹对含裂纹加筋板极限强度的影响小于底板上的裂纹,而裂纹同时出现在底板和加强筋上时对含裂纹加筋板极限拉伸强度的影响最大。表明含贯穿型裂纹的加筋板在单轴拉伸载荷下的剩余强度对加筋板长细比不敏感,而对裂纹长度较为敏感。     

黏FRP加固钢筋混凝土构件抗弯简化计算

黏FRP加固钢筋混凝土梁在屈服时和屈服后拉断时2种状态下正截面受压混凝土尚未压坏,作者对其合力大小及位置进行了简化,给出了相应的弯矩特征值近似公式.研究结果表明,其计算结果与试验结果吻合良好.提出了以抵抗FRP拉断为目标的抗弯加固设计简化计算方法.     

深海吸力式锚桩极限承载力研究

研究目的:深海吸力式基础的极限承载能力是海洋工程结构设计中的一个关键问题。准确求解吸力锚桩的极限承载力,能够为深海海洋结构物的稳定性提供技术保障;同时,研究深海吸力锚桩极限平衡条件下的失稳机理,可以为进一步深入研究极限承载力奠定理论基础。研究结论:结果表明,本文给出的位移加载模式,能够较为准确地求解水平载荷与竖向载荷共同作用情况下吸力式基础的极限承载力;吸力式锚桩的极限承载力及其稳定性,受水平载荷和竖向载荷的比值以及作用点的位置影响较大。本文工作为工程实际和理论分析提供了技术支持和理论指导。     

朔准黄河桥极限承载力分析

研究目的:大跨度钢管混凝土拱桥以其特有的自重轻、强度大、抗变形能力强、施工方便和外形美观等优点,被大量地的用于桥梁结构中。本文以一座在建360 m钢管混凝土拱桥为例,采用通用程序ANSYS建立该桥的空间有限元计算模型,分别对该桥进行裸拱状态和考虑拱上建筑共同作用状态下的特征值屈曲稳定性分析、考虑几何和材料双重非线性的极限承载力分析,并对计算结果进行比较分析,给出拱桥极限桥承载力计算的一般性方法。研究结论:(1)考虑拱上结构的特征值屈曲分析结果最小值为13.477,裸拱的特征值屈曲分析结果最小值为6.673,均大于规范要求的4～5,拱肋截面满足面内和面外的稳定性要求;(2)拱桥极限承载力计算结果最小值为2.252,表明在双重非线性及结构初始缺陷的影响下,主力工况下,全桥结构的安全系数为2.252,满足考虑结构的非线性影响弹塑性稳定安全系数不得小于2的要求,结构设计合理;(3)拱上墩柱等拱上结构对全桥的计算刚度有较大的贡献,但对全桥的极限承载力影响较小;(4)特征值屈曲分析结果是非保守的计算结果,在实际结构设计过程中,必须考虑双重非线性及初始缺陷等对结构极限承载力的影响。     

A simple formulation for predicting the ultimate strength of ships

The aim of this study is to derive a simple analytical formula for predicting the ultimate collapse strength of a single- and double-hull ship under a vertical bending moment, and also to characterize the accuracy and applicability for earlier approximate formulations. It is known that a ship hull will reach the overall collapse state if both collapse of the compression flange and yielding of the tension flange occur. Side shells in the vicinity of the compression and the tension flanges will often fail also, but the material around the final neutral axis will remain in the elastic state. Based on this observation, a credible distribution of longitudinal stresses around the hull section at the overall collapse state is assumed, and an explicit analytical equation for calculating the hull ultimate strength is obtained. A comparison between the derived formula and existing expressions is made for largescale box girder models, a one-third-scale frigate hull model, and full-scale ship hulls.List of symbols A _B total sectional area of outer bottom - A _B total sectional area of inner bottom - A _D total sectional area of deck - A _S half-sectional area of all sides (including longitudinal bulkheads and inner sides) - a _s sectional area of a longitudinal stiffener with effective plating - b breadth of plate between longitudinal stiffeners - D hull depth - D _B height of double bottom - E Young's modulus - g neutral axis position above the base line in the sagging condition or below the deck in the hogging condition - H depth of hull section in linear elastic state - I _s moment of inertia of a longitudinal stiffener with effective plating - l length of a longitudinal stiffener between transverse beams - M _E elastic bending moment - M _p fully plastic bending moment of hull section - M _u ultimate bending moment capacity of hull section - M _uh ,M _us ultimate bending moment in hogging or sagging conditions - r radius of gyration of a longitudinal stiffener with effective plating [=(I _s /a _s )^1/2] - t plate thickness - Z elastic section modulus at the compression flange - Z _B ,Z _D elastic section modulus at bottom or deck - slenderness ratio of plate between stiffeners [= (b/t)(_y/E)^1/2] - slenderness ratio of a longitudinal stiffener with effective plating [=(l/r)(_y/E)^1/2] - _y yield strength of the material - _yB , _yB , _yD yield strength of outer bottom, inner bottom - _yS deck, or side - _u ultimate buckling strength of the compression flange - _uB , _uB , _uD ultimate buckling strength of outer bottom - _uS inner bottom, deck, or side     

钢管活性粉末混凝土轴压短柱受力性能试验研究

进行22根钢管活性粉末混凝土(钢管RPC)轴压短柱试验,分析其荷载-变形曲线、破坏特征和影响极限承载力的主要因素。试验研究表明:钢管RPC轴压短柱的荷载-纵向应变曲线弹性阶段约为极限荷载的90％~95％;套箍系数ξ较小时,在达到极限荷载后承载力急剧下降;ξ较大时,在达到极限荷载后承载力下降平缓并呈回升趋势。ξ较小的试件多呈剪切破坏形态;ξ较大的试件所有断面上均被墩粗,试件的上、下两端明显局部鼓曲。构件承载力随RPC强度fc的提高而提高,两者基本成线性关系;套箍系数ξ越大,构件承载力也越大,但钢管对RPC的约束效果比对普通混凝土的差。提出的钢管RPC轴压短柱极限承载力的实用计算公式计算出的结果与试验结果吻合良好。     

船舶搁浅于台型礁石场景极限强度解析预报方法

针对双层底油轮搁浅于台型礁石的事故场景,通过对船底构件结构损伤机理的分析,提出一套结合船底结构损伤程度推算方法和Smith方法,评估损伤后船体剩余极限强度的解析计算预报方法。研究中应用数值仿真技术,模拟了船舶搁浅过程中的结构损伤及搁浅后船体极限承载过程,并与解析预报方法的结果进行了对比。结果表明,文中提出的对搁浅损伤后船舶剩余强度的解析预报方法准确性较好,对船舶双层底耐撞性结构设计和安全性评估都有一定的指导意义。