江海联运船舶艏部砰击性能研究

考虑江海联运船舶大外飘、小型深的结构特征,研究了江海联运船舶艏部结构在砰击载荷作用下的力学性能。阐述了船舶砰击理论,将船舶艏部结构遭遇的砰击载荷分解成入水冲击压力、撞击冲击压力以及甲板上浪载荷。针对江海联运的45 000 DWT散货船进行砰击的数值模拟,计算载荷包括不同航速下的舷外静水压力、艏外飘砰击压力以及甲板上浪。结果显示应力和变形受砰击载荷影响很大,很有必要对艏外飘结构进行相应的结构加强以及疲劳强度评估。     

复合材料球形阵列结构压入力学模型及弯曲变形协调机制

为了从结构力学角度揭示集中载荷作用下复合材料球形阵列结构的弯曲变形协调机制,建立了该结构典型局部板格的压入力学模型,采用载荷叠加法将集中载荷作用下四角点弹性支承且四边受等弯矩正交各向异性矩形板线性弯曲的中心点挠度分为2个部分:集中载荷作用下四角点弹性支承且四边自由的板的挠度,以及四边受等弯矩的板的挠度.前者可进一步分解为集中载荷作用下四角点弹性支承刚性板的挠度和集中载荷作用下四角点刚性支承线弹性板的挠度,后者可进一步分解为左右边简支上下边受相同弯矩的板的挠度以及上下边简支左右边受相同弯矩的板的挠度.将相同厚度的板在不同载荷情况下的挠度计算结果与有限元分析结果进行比较,进一步开展了试验验证,验证了解析解的正确性.      

应变强化结构安定性上限分析的数值方法

安定分析能为工程设计和安全评估提供准确可靠的理论依据.该文建立了复杂变化载荷作用下考虑有限随动应变强化结构安定性上限分析的有限元数学规划格式.利用研究结构在基准载荷域各个角点处安定的办法,克服了机动安定定理中对时间积分的困难,采用两面屈服准则分别控制屈服面及屈服面中心的移动量,提出了一种直接迭代算法求解格式,以克服目标函数非线性非光滑所导致的困难.     

桥梁固定式防撞钢套箱能力曲线的解析计算方法

基于船-船碰撞解析研究,分析了钢套箱竖向外板、横肋、竖桁等构件的变形机理与破坏模式,讨论了钢套箱在不同撞击位置下的撞击力差异. 结果表明：由于钢套箱与船舶舷侧结构的尺寸差异,其横竖桁排布密、间距小,使得撞击点处相邻构件能够很快参与受力,不同撞击位置下的撞击力差异并不显著. 结合不同外形船艏撞击下的钢套箱受力情形,建立了典型的碰撞场景模型,提出了同时适用于带球艏船舶、楔形艏船舶撞击下的钢套箱抗撞性能的解析计算方法. 采用提出的解析计算方法,计算了固定式钢套箱在不同外形船舶撞击下的撞击力-撞深曲线,通过与精细有限元分析结果对比表明：解析计算方法的结果与精细有限元分析结果较好地吻合,证明了解析方法的有效性.     

MY准则解线性和均布载荷下简支圆板的极限载荷

用平均屈服(MY)准则,对受线性和均布载荷共同作用下的简支圆板进行塑性极限分析,求得了2种载荷形式下极限载荷的解析解.两解析解均为圆板半径a,切向应力最大点半径r0以及极限弯矩的函数.第一种形式的计算结果与Tresca,Mises和TSS屈服准则预测的极限载荷比较表明,Tresca屈服准则预测极限载荷的下限,TSS屈服准则预测极限载荷的上限,MY准则预测的极限载荷居二者中间,并靠近Mises解.另外还讨论了圆板半径对切向应力最大点半径的影响规律.     

典型大型商用飞机撞击问题数值建模及计算

基于对空客A320的结构分析,开展了大型商用飞机结构简化和建模方法研究,建立了结构较为详细的飞机有限元计算模型,确定了适当的网格尺寸;通过将飞机撞击刚性靶体的数值模拟结果与Riera理论计算结果进行对比,验证了所建立的大型商用飞机有限元计算模型的合理性以及数值计算方法的可靠性.该大型商用飞机有限元计算模型可用于飞机冲击载荷特性的进一步分析,也可直接用于飞机撞击作用下结构响应安全性评价的数值模拟.     

条形装药接触爆炸对金属靶板作用的断裂效应

研究条状爆炸载荷局部作用于金属矩形板的断裂效应 .基于矩形板在局部爆炸脉冲载荷作用下的塑性动力响应 ,提出了断裂临界判据 ,得到了靶板达到临界断裂点时所需的冲量准则 ,并对照条形装药不同位置处的冲量计算式 ,计算出靶板达到不同断裂毁伤等级时所需装药量 ,实验验证结果与理论计算结果吻合较好 .用该结果可对金属靶板的爆炸断裂效应研究或抗爆分析及工程实际运用结果进行有效预测     

FRP筋混凝土双向板的非线性分析程序设计

采用三维二十节点等参单元,整体式有限元模型（将FRP筋分布到混凝土单元中）,对集中荷载作用下FRP筋混凝土双向板的开裂及极限冲切承载力进行了非线性数值分析．混凝土材料的本构关系采用非线性弹性理论中的全量E-v型,破坏准则选取改进的Ottosen四参数公式,裂缝模型选取弥散裂缝模型．经过以上处理,编制了有限元分析程序．程序计算结果与实验数据的比较表明：计算结果与试验值符合良好,分析过程合理,选用合理的材料本构模型、破坏准则和裂缝模型,利用本文程序可以较好地模拟FRP筋混凝土双向板的试验过程．     

船桥碰撞效应数值分析及动力载荷模型

船舶撞击桥梁是一个复杂的非线性冲击动力学问题,目前各国桥梁设计规范中船桥碰撞力均被等效为静力载荷,将船桥碰撞力分析过程视为准静态过程是不准确的。本文考虑船桥结构的材料非线性和几何非线性,建立3000 t～12000 t级散货船与预应力钢筋混凝土连续刚构桥碰撞的动力学数值模拟模型,运用显示动力学软件LS-DYNA计算分析不同撞击过程的碰撞力时程曲线,遵循碰撞力峰值、碰撞持续时间等边界条件,得到碰撞力计算所需参数的拟合公式,并基于统计分析方法提出了船桥碰撞的动力载荷模型。根据此荷载模型,易获得给定船舶质量和速度条件下的碰撞力时程曲线。     

均布交变载荷作用下固端梁的安定分析

通过对均布交变载荷作用下固端梁的安定性分析，求解了安定极限载荷，并得出结论：安定极限载荷随不同的加载、卸载工况各不相同；只要在安定极限载荷范围内，无论怎样加载、卸载，结构都处于安定状态。     

砰击载荷作用下板结构动力学响应的参数分析

对板结构在砰击这一瞬态载荷作用下的动力响应进行参数分析,在进行动力响应计算时,考虑材料的弹塑性,分析的参数有：压力峰值、附加质量、结构刚度、载荷作用时间和连续砰击次数,通过有限元方法进行分析,为船舶设计提供有用的建议。     

钢桥自适应分析

自适应分析是钢桥塑性分析理论的一个新方向,它以重复载荷作用下结构的自适应现象为基础,挖掘结构的承载潜力.本文以连续钢梁桥为对象,分析了重复载荷作用下结构的特殊行为,以一个两跨连续梁为例,用增量分析法计算了结构的自适应极限载荷.分析表明:结构自适应的必要条件是卸载过程中不出现弯矩重分配;增量分析法原理清晰,适于编程.     

结构动力稳定性判定新准则

利用非线性弹簧模型分析了静力失稳与动力失稳的区别,指出拟静力刚度准则不能用于判定结构动力稳定.给出了结构动力系统特征能量的概念,发现结构动力失稳源于结构特征能量超过输入到结构中的总能量,由此提出了一种判定结构动力稳定性的新准则.实例分析表明,本文建议的准则可以准确分析并判定结构在任意动力荷载激励下的动力失稳.     

船舶纵向下水弹性计算方法和结构安全性

为保证船舶下水过程中的结合安全，提出了一种船舶弹性下水计算方法，考虑船体的弹性弯曲，船底结构局部弹性变形，墩木与滑道的弹性压缩，用有限地方法计算任一下水位置时船体的姿态和变形，通过系列计算了可预报下水全过程中船体总弯曲力矩，切力及每一对支墩反应的数值与变化，并进而实现船体总强度与局部强度的校核，文中介绍了一个计算实例并对下水安全性进行了讨论。     

水下接触爆炸载荷作用下舰船舱段动态响应的数值仿真

该文利用ALE（Arbitrary Lagrange—Euler）算法，应用非线性动力有限元软件LS—DYNA，计算了舰船一个舱段的舷侧防护结构在水下接触爆炸载荷作用下的动态响应过程，给出了各层防护板的应力、应变、速度和位移等动态参数的时间历程，讨论水下接触爆炸载荷对舷侧防护结构的破坏效应及影响。验证了加筋板对结构的加固作用。该文的研究工作对舰船舷侧的安全防护设计具有一定的参考价值。     

注塑机合模装置动态响应及疲劳分析

利用Pro/ENGINEER软件对注塑机合模装置的动态性能和疲劳问题进行了分析,结果表明:模态振型影响前模板、动模板、后模板和拉杆的偏移,合模装置动态频域响应分布规律基本相同,低频能量较小且集中在94.4 Hz附近,中频能量较大且集中在369.5 Hz附近,系统阻尼的增加可以改善合模装置的动态性能,动态载荷增加使得弹性振动频率能量增大.动模板最小疲劳寿命发生在安装顶出机构的十字槽中心底部,并随着设计寿命和作用载荷的增加安全系数值降低,容易产生疲劳破坏.     

一种基于SLM技术的抗冲击弹性阻尼单元

具有高强度和高能量吸收能力的轻质夹芯结构在机械领域具有至关重要的应用.提出了一种基于SLM(激光选区熔化)技术的弹性阻尼单元结构,该结构在受载时可以产生较大的弹性变形,从而在弹性变形阶段吸收大量的能量.根据SLM工艺特征,设计了弹性阻尼单元的结构和布局,并研究了其可制造约束条件.最后,采用SLM技术加工了三组具有不同结构参数的弹性阻尼单元和与其具有相同高度的Kagome结构,并进行了压缩试验.根据试验结果分析了单元结构参数对其承载性能和能量吸收能力的影响,并对比了弹性阻尼单元和Kagome结构性能的差异.试验结果表明,弹性阻尼单元强度和能量吸收能力优于Kagome结构.且参数为a=2.2 mm,m=3.1 mm,n=4.6 mm弹性阻尼单元,在相同的质量下,强度比Kagome结构高约36.11%,在破坏时吸收能量比Kagome结构高约26.83%,弹性变形时吸收能量比Kagome结构高约39.1%.     

渗流损伤耦合模型在三峡工程中的初步应用

利用流体扩散能量叠加原理,建立了裂隙岩体介质的渗透张量数学表达式综合运用断裂力学和损伤理论,探讨了复杂应力状态下多裂隙岩体的本构关系以及压剪裂纹的启裂准则,建立了裂隙岩体在压剪、拉剪应力状态下损伤演化方程,给出了裂隙岩体损伤场与渗流场耦合方程在此基础上,编制了平面有限元计算程序以对三峡永久船闸高边坡稳定性进行分析     

弯扭耦合颤振过程中的能量转换机理

采用激励-反馈机制建立了耦合颤振的能量分析方法并给出了颤振稳定的能量判据.结合平板的风洞试验研究了颤振临界风速下结构-气流系统内部的能量变化规律.分析结果表明,联合气动导数A1*H3*(A1*为竖向运动的速度对扭矩的贡献,H3*为扭转运动的位移对升力的贡献)建立了能量从竖向自由度向扭转自由度的传递途径,使气流能量在扭转...     

考虑损伤累积效应的单层球面网壳动力稳定

为了揭示强震下单层网壳结构的动力失效机理,从考虑材料损伤累积效应的角度出发,基于塑性应变和能量损耗理论建立应变-损伤弹塑性本构关系,提出将B-R运动准则和杆件塑性应变能密度曲线结合起来,作为结构动力失稳的判断标准.应用动态增量(IDA)法,对一Kiewitt-8型单层球面网壳结构进行地震作用下动力稳定分析,得出考虑材料损伤累积效应将显著降低结构的动力稳定临界荷载等结论,为该类结构震后修复和抗震性能的评估提供依据.