海洋钻井平台T型管状接头的有限元分析

本文用“线性静动力结构分析程序”对海洋钻井平台 T 型管状接头进行了有限元分析。通过对无加强管状接头的计算,对所得“热点”的应力集中系数以及应力分布情况与用经典解析法所得结果及试验值作了比较,效果极为满意。本文还对具有局部加强的 T 型管状复杂接头进行了有限元分析,其中包括具有加强段(即在管子交接区域局部增厚管壁厚度)和用肘板局部加强的管状接头。计算结果表明,局部加强对降低管状接头应力集中系数效果十分显著。对于具有局部加强的复杂管状接头,若用基于壳体理论的经典解析法求解是十分困难的,这就充分显示了用有限元分析复杂接头的优越性。     

DT型管状接头的参数应力分析

本文用半解析法对在轴力与面外弯矩作用下的１９只空间ＤＴ型接头的应力分布进行计算，用以确定ＤＴ接头的几何参数对接头局部应力的影响，将这些计算结果与Ｔ型接头的计算结果进行比较后，便可将Ｔ型接头的应力参数公式通过修正系数求得ＤＴ型接头应力集中系数的参数公式，最后讨论了ＤＴ型接头的刚度效应与载荷互相作用效应。     

焊接结构错位应力集中系数研究

研究由错位引起的焊接接头处应力集中现象，对于准确地计算焊趾处的热点应力及应力分布，评估焊接钢结构的疲劳强度具有非常重要的意义。总结了简单板对接和管对接结构中错位应力集中系数的计算方法，并通过对某海洋平台局部结构的有限元计算来验证Moddox公式和Lotsberg公式在复杂结构中的适用性。     

海洋平台环筋加强管节点的应力分析

本文用半解析变分解法对弦管内具有环筋加强的海洋平台管节点进行了应力分析。研究了应力集中现象,应力集中系数与管节点几何参数间的关系以及环筋尺寸及位置的影响,并编制了计算程序。     

对接接头应力集中系数的有限元分析

用有限元方法计算了对接接头焊趾部位的应力集中系数，分析了焊趾倾角和焊趾过渡圆弧对应力集中系数的影响．结果表明，通过减小焊趾倾角或（和）增大过渡圆弧半径的方法可以有效地缓和接头的应力集中．而焊趾过渡园弧的引入从力学和焊接冶金两个方面提高了接头的抗裂性．同时指出，单侧有加强高的对接接头比双侧都有加强高的接头有较小的应力集中系数．还给出了估算对接接头应力集中系数的回归方程式     

扭转载荷下环形切口轴的应力集中系数

按照切口尖端半径、切口深度和切口张角,对切口进行分类.根据特殊情况下的精确解和一般情况下的数值结果,利用最小二乘法,拟合扭转载荷下具有环形切口轴的应力集中系数的计算公式.利用该公式计算扭转载荷下环形切口轴的应力集中系数.计算结果表明:该公式可以计算具有各种环形切口轴的应力集中系数,计算精度高,误差不超过1%.     

弯曲载荷下环形切口试件的应力集中系数

按照切口尖端半径、切口深度和切口张角,对切口进行分类．根据特殊情况下的精确解和一般情况下的数值结果,利用最小二乘法,拟合了弯曲载荷下具有环形切口圆杆的应力集中系数的计算公式．该公式可以计算具有各种环形切口圆杆的应力集中系数,而且精度高,误差不超过1％,使用方便．最后,利用该公式计算了弯曲载荷下切口的应力集中系数。     

近海平台管状接头极限分析的半解析法

本文从极限分析上限定理的一般形式出发，推导出薄壳结构极限分析上限解的非线性规划公式，为克服解析解中机动可能速度场假设的困难和数据解中计算工作量过大的问题，提出了用半解析法进行管状接头的极限分析，即将弦管和支管分别沿环向离散，而轴向则构造分段连续的机动可能速度场，实例计算表明半解析法切实可行，具有计算方便，费用低廉的优点。     

拉伸载荷下环形切口试件的应力集中系数

按照切口尖端半径、切口深度和切口张角,对切口进行分类.根据特殊情况下的精确解和一般情况下的数值结果,利用最小二乘法,拟合了拉伸载荷下具有环形切口圆杆的应力集中系数的计算公式.该公式可以计算具有各种环形切口圆杆的应力集中系数,精度高,误差不超过1%,使用方便.利用该公式计算了切口的应力集中系数.     

拉伸载荷下U形缺口薄板试件应力集中系数修正公式

利用平面单元与三维实体单元的有限元方法分别计算了拉伸载荷下对称U形缺口薄板试件的应力集中系数,得到了平面单元计算结果总是小于三维单元计算结果的结论,在此基础上,比较了三维有限元结果与Neuber公式、Barrata-Neal公式的计算结果.发现:对于所研究的6种缺口形状,相较于三维有限元计算结果,Neuber公式和Barrata-Neal公式都低估了缺口应力集中系数,其中,Neuber公式低估的程度界于8.5%-13.3%之间,Barrata-Neal公式低估的最大偏差为5.8%.基于这些事实,利用三维有限元计算结果修正了Neuber公式和Barrata-Neal公式的估算结果,得到了拉伸载荷下U形缺口薄板试件的应力集中系数修正公式.     

焊接接头的应力集中及其对疲劳强度的影响

本文根据统计的方法得到焊接接头的几何尺寸，用理论计算确定不同焊接接头型式不同加强高下的焊缝处的应力集中系数，并从应力分析的角度研究应力集中对铝合金轴向疲劳强度的影响。本研究结果可供铝合金焊接结构的强度设计参考。     

考虑接头局部柔性的空间结构总结分析

本文提出在空间管接头部位采用多面体柔性单元，该单元的刚度通过对接头局部柔度阵进行适当的变换来确定，以一个空间平台结构的内力、变形以及接头的应力集中系数，与刚性接头下的计算结果进行了比较，结果表明，对空间管状结构总体分析，考虑接头的局部柔性是很有必要的。     

考虑接头局部柔性的空间结构总体分析

本文提出在空间管接头部位采用多面体柔性单元．该单元的刚度通过对接头局部柔度阵［ＬＪＦ］进行适当的变换来确定．以一个空间平台结构的内力、变形以及接头的应力集中系数，与刚性接头下的计算结果进行了比较．结果表明，对空间管状结构总体分析，考虑接头的局部柔性是很有必要的．     

极限上下限定律的对偶性和规划问题

提出用惩罚线性规划方法,求解受有集中载荷的梁、桁架和平面刚架的极限载荷.并采用逐步逼近与惩罚线性规划求解空间刚架及受有分布载荷的平面刚架的极限载荷.本文还提出了用二次齐次规划求解加筋圆柱薄壳加筋扁壳和加筋球壳受任意法向载荷时的极限问题.     

平面内弯矩作用下主圆支方K型节点的应力集中系数研究

文中采用有限元与试验方法系统地分析了主圆支方K型管节点在平面内弯矩作用下的应力集中系数。使用ABAQUS软件进行了125组在平面内弯矩作用下节点的数值模拟,得到了K型管节点在平面内弯矩作用下焊缝区域的应力集中系数,并且对主管和支管的应力集中系数进行了系统研究,分析了节点几何参数对主管和支管的应力集中系数的影响。结果表明,β(支管与主管直径比值)和2γ(主管直径与壁厚比值)值对节点的应力集中系数影响较大,而τ(支管与主管壁厚比值)对主管和支管的应力集中系数影响较小。主管的应力集中系数值主要出现在鞍点的附近,而支管的应力集中系数值出现的位置主要由β、2γ和τ等几何参数来决定。根据有限元模型的分析结果,通过曲线拟合提出了计算平面内弯矩作用下主圆支方K型管节点应力集中系数的参数方程,并对该方程的准确性进行了评价。最后,通过节点平面内弯曲试验再次验证了本文提出的应力集中系数公式的可靠性和安全性。     

圆柱齿轮的齿向载荷分布系数

本文根据载荷沿齿向按二次抛物线分布的规律导出了齿向载荷分布系数的计算式,并由此给出了该系数的数值及相应的曲线.用本文导出的计算式计算的结果比ISO齿轮强度计算标准和G.Niemann提出的相应公式更接近于实测值.     

焊接接头工作应力的边界元分析

本文采用弹性力学平面问题的边界元计算程序,对几种典型焊接接头的工作应力分布形态以及应力集中系数K_T进行了计算,并考察了接头几何参数对K_T的影响,为接头形式的选择与合理设计提供了参考依据。计算结果表明,十字接头焊趾部位的最大应力位于焊趾附近焊缝一侧的表面。当几何参数相同时,几种接头焊趾应力集中系数由小到大的次序为:丁字接头,十字接头联系焊缝,十字接头工作焊缝,搭接接头。同时还简要讨论了用边界元法进行焊接接头应力分析的有效性。     

含螺栓或钉载并排孔搭接件孔边应力集中分析

为进一步探索工程结构中含螺栓或钉载孔搭接件的应力集中问题,基于有限元计算软件,建立含并排螺栓或钉载孔搭接件结构的局部三维有限元模型,计算双板搭接结构在承受均匀拉力载荷时局部的应力分布情况。分析研究在该状态下搭接件中两并排孔孔边的三维应力集中情况,得出应力集中系数与板的厚度、孔半径、孔间距之间的关系。为验证计算模型的精确性,通过与子模型法的计算结果进行对比。研究发现,板厚度、孔半径与孔间距对应力集中系数比值有明显影响,随着搭接件中板的厚度、孔半径或孔间距的改变,最大应力集中系数值的位置沿厚度方向发生改变。该结果可为当前连接件存在的应力集中问题提供参考依据。     

K型管节点焊接残余应力及其对应力集中系数的影响

采用有限元软件ANSYS,以K型管节点为研究对象,利用生死单元技术,模拟焊接过程和退火处理过程,研究管节点的焊接残余应力,得到焊接温度场和应力场的分布。分别对考虑焊接残余应力与不考虑焊接残余应力而只考虑焊缝对结构影响的管节点模型施加轴向载荷,计算这两种模型的热点应力集中系数,得到焊接残余应力对管节点应力集中系数的影响。结果表明:对焊接管节点进行退火处理可以显著降低焊接残余应力,降低发生变形和断裂失效的风险,大幅度提高管节点的安全性能;管节点结构中热点位置及热点应力集中系数与尺寸参数、载荷类型、加载方式、焊缝结构等有关。     

钢结构用摩擦型高强度螺栓应力集中系数解析解

根据材料力学的基本原理分析钢结构用摩擦型高强度螺栓的简化模型,提出了在考虑螺纹升角影响时求解应力集中系数的解析式;并通过适当简化提出了简化形式,同时阐释了摩擦型高强度螺栓产生应力集中的原因。最后将计算结果与有限元结果进行比较,证明了解析式的正确性,具有一定的实际意义。