船体结构疲劳强度分析直接计算法

针对有些船舶如大型集装箱船的非直壁、船首大外飘等波浪载荷具有明显非线性,提出采用直接计算法进行疲劳强度分析,并提出了计算的一些具体内容和计算公式．计算结果表明,非线性波浪载荷对船体结构疲劳损伤分析具有重要影响。     

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。     

基于压力拱理论的STS管幕顶力

沈阳地铁九号线奥体中心站采用STS(steel tube slab)管幕法设计.基于压力拱理论，提出了根据管周土压力成因而分区域讨论的思路，推导了STS管幕法的顶管管周摩阻力公式.将理论计算结果和现场顶力观测数据进行了对比，得到较好的一致性.翼缘对顶力影响较大，不能采用简单叠加的方法，受“栓塞”作用影响，管侧土压力较小.利用现行国际设计规范计算了STS管幕顶力，由于现行规范未考虑翼缘板效应，规范计算结果比现场顶力观测数据偏小28%~40%.     

大尺度储舱液体晃荡砰击压力测量方法研究

超大型浮式液化天然气生产储卸装置(Floating Liquefied Natural Gas,FLNG)储舱中液体晃荡引起的砰击荷载会导致舱壁结构强度破坏.室内大尺度晃荡模型实验是最能真实反映砰击物理过程的研究方法.由于液体和气体均具有可压缩性,导致砰击压力瞬时增大,因此,实验研究中如何准确地测量砰击载荷是关键问题.为了研究测量砰击载荷的准确性、灵敏性和可靠性,采用了大吨位的六自由度运动平台与大尺度模型舱,分别采用薄膜型和针孔型压阻式传感器对储舱中液体晃荡引起的砰击载荷进行测量,并对砰击过程进行了实验观测.从时域角度提出了从砰击发生时间来分析流体砰击垂直舱壁的过程,并采用相关性方法分析测量区域内砰击载荷的空间相关性(垂直、水平).结果表明,针孔型压力传感器对气体衰减振荡的物理现象更敏感,而薄膜型压力传感器测量的均值效应较突出;冲击点位置下方的区域在水平和垂向上具有线性相关的特性,建议在冲击点附近采用阵列式压力传感器布局,可以更准确地捕捉冲击点的发生位置和载荷量级.     

典型外飘剖面有限水域入水砰击分析

针对大外飘船艏结构的砰击压力特性,应用重叠网格法对结构入水砰击过程进行仿真研究.分别讨论了当外飘结构底部为尖底形或球鼻艏形时,结构质量、入水初速度和流域宽度对砰击压力特性和入水速度的影响.另外,分析了限制流域宽度带来的侧壁面效应对外飘结构发生入水砰击时的自由液面抬升、水下压力分布的影响,对外飘砰击压力预报以及船艏结构优化具有一定参考意义和价值.     

岩石坍塌作用下埋地集输管道应力变化规律

基于弹塑性力学理论,采用有限元分析方法,建立了岩土坍塌作用下埋地集输管道分析模型,研究了岩石坍塌作用下不同因素对埋地集输管道应力影响规律.结果表明:冲击载荷随石块边长的增加呈指数形式上升,正方体边长改变1.4 m时,冲击载荷可改变22.4 MPa.运行压力、温度、管道铺设坡度对管道壁面应力影响较小,而冲击载荷、腐蚀是埋地集输管道安全的主要影响因素.当冲击载荷大于10.5 MPa时,管道进入塑性变形区.岩石坍塌冲击载荷较大时,管道壁面最大等效应力随着管道径厚比的增加而减少.当径厚比改变了3.8,管道壁面最大等效应力可减小44 MPa;当岩石坍塌冲击载荷较小时,管道壁面最大等效应力出现极小值点.     

运河漕舫首部结构强度设计

采用直接设计法对运河漕舫的首部结构进行了强度设计.在给出该船体首部结构的设计载荷为波浪冲击载荷与静水压力载荷的基础上,采用有限元方法对该漕舫进行了结构以及载荷模拟,并根据有限元计算结果对船体首部结构提出了加强方案.研究结果对运河漕舫首部结构设计提供了理论依据及设计参考,对该船体结构航行的安全性具有重要的理论意义.     

进油口管径对液压冲击器冲击压力和流量的影响

为了给液压冲击器的系统研究及结构优化提供必要的实验依据,进一步研究了液压冲击器压力油入口尺寸变化对其动态压力和流量影响.以某冲击器做主要研究对象,利用测试液压冲击机械冲击性能的模拟载荷试验装置从试验角度对其进行实验,到了液压冲击机构工作中进油口管径尺寸对压力和流量影响的变化曲线和二者波动程度与油管直径尺寸之间的关系.结果表明:进油口管径直接影响液压冲击器冲击压力和流量的脉动值,在同频档下管径越小,冲击压力脉动愈大,则流量波动愈小.     

强冲击载荷下多孔钛动态力学性能实验及数值模拟

对多孔钛在强冲击载荷下的动态力学性能进行了实验和数值模拟研究. 通过一级轻气炮分别对孔隙率为30%的试样以及孔隙率为20%的试样进行冲击加载,得到了多孔钛在强冲击载荷下的冲击压力与时间的关系以及其他相关数据. 实验测试结果表明,冲击压力会因试件中孔洞的影响而发生衰减;多孔钛的压力峰值没有产生应力平台,显示出了强烈的衰减特性以及应变率相关的黏弹性特性. 本文同时依据实验,利用有限元程序对多孔钛的平板撞击实验进行了数值模拟,所得到的压力-时间曲线以及其他重要参数与实验值吻合较好.      

水电站压力管道取消伸缩节研究进展

压力管道过缝结构型武对坝后式水电站结构的安全性和实用性影响较大,大型水电站以采用波纹管伸缩节,或取消伸缩节而采用其它有效的替代结构为发展趋势.从工程实践和研究进展两个方面,全面介绍了水电站压力管道取消常规伸缩节的近期成果,并展望了需进一步研究的一些问题.     

蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的数值模拟

为了进行高温金属铝液与水相互作用产生蒸气爆炸过程中压力波冲击气泡现象的机理研究,采用用Euler坐标下Level set方法追踪界面研究压力波对水下气泡的冲击过程,通过数值模拟可以清楚地看到压力波对水中气泡的冲击过程,并分别对气泡和压力波的不同初始压力条件下的作用过程进行数值模拟. 研究结果表明,气泡破裂后各观测点的最大压力随着气泡内部初始压力的增加呈线性递减;随着入射平面压力波压力载荷的降低,气泡破裂后各观测点的最大压力不断递减.      

多孔铁中冲击波压力特性的研究

研究孔隙度和粒度参数对爆炸载荷作用下多孔铁中冲击波压力特性的影响。方法 采用锰铜压阻实验对多孔铁冲击液压力进行测量。结果 契机珠爆炸载荷作用下,多孔铁中初始冲击波压力随孔隙度增大而下降,当孔隙增大到０．３５后,冲击波传播衰减效应随孔度增大而减弱;当粒度大于２５０目时,初始冲击波压力随粒度减小而显下降,当粒度小于２５０目后,冲击波传播衰减效应随粒度减小呈逐渐弱趋势。     

改进型电容压力传感器的设计

电容式集成压力传感器因其特有的一系列优点而被广泛采用，但硅杯开头对传感器的灵敏度影响较大，本文提出了一种新的硅杯开头，并通过分析计算，设计出了改进型的电容式集成压力传感器。     

考虑残余应力的船舶强度校核分析方法

船舶进行结构设计时,通常是按照外载荷计算结构强度,并按照规范许用应力校核结构的安全性,并未考虑船舶各个构件在加工成形、焊接、装配等过程中产生的残余应力的影响.为此,对一艘VLCC油船在常见工况下加入大小不同残余应力的强度校核方法进行研究,得到各主要构件应力分布受残余应力影响的规律.结果表明,有必要在船体强度校核中考虑工...     

动水压力对深水桥梁性能设计的影响

通过一个深水桥墩实例对中国与日本桥梁抗震规范的地震动水压力计算方法进行比较研究,分析规范关于动水压力计算的异同点,计算表明两者结果相差较大. 对桥墩的动水压力进行数值模拟计算,考察动水压力沿深水桥梁高程的分布. 为研究动水压力对桥梁整体结构动力特性的影响,以主跨260 m的牛根大桥为背景建立有限元计算模型,采用附加质量法进行计算. 结果表明,附加质量法求得的位移和弯矩比不考虑动水作用的情况有较大增幅,也表明动水压力对桥梁的性能有较大的影响. 在深水桥梁的性能设计理论与应用领域中,水与桥墩的相互作用问题有必要进行进一步的研究.     

燃烧室热-声-结构耦合数值研究

航空发动机燃烧室多种载荷间的交变作用是影响其工作稳定性及疲劳寿命的重要因素。应用有限元方法开展了燃烧室多场耦合数值研究,对比分析了不同网格质量、湍流模型、流体速度及材料属性等因素对模拟产生的影响,并运用ANSYS Workbench 14.0分别采用单向与双向耦合方式仿真分析了热-声-结构耦合作用下的结构动力特性。通过试验数据与模拟结果的对比分析,得出网格质量对计算时间和准确性影响较大,湍流模型主要影响温度、压力与速度等流场结果,而流体速度对流场温度和结构振动频率等具有较大影响;耦合作用产生的根源为燃烧不稳定性,热载荷较之声载荷对结构振动影响更大且在频率为275 Hz和385 Hz附近时耦合对振动影响较强。研究工作对燃烧室设计等具有重要实际意义。     

锥形浮子入水冲击受力状态的数值模拟

为了分析锥形浮子入水冲击的规律,基于Fluent软件采用动网格技术,对斜升角分别为30°、45°、60°的锥形浮子入水冲击过程进行了模拟仿真.通过分析压力和速度数据,发现在锥形浮子入水瞬间水面对浮子产生的冲击十分巨大;压力峰值先于冲击载荷峰值出现,而且两峰值之间的时间间隔随锥体斜升角的增大而增大.     

自动机喷管激波的时空衍变仿真与验证

自动机喷管不同的结构形式对后坐冲击的对冲效率是不同的,为了获得更好的喷管激波消减后坐冲击的方案,构建了不同结构的喷管模型;利用燃气可压缩雷诺平均N-S方程,对不同结构的激波时空衍变的过程进行仿真,得出流场图谱、火药气体载荷分布,通过分析激波温度、压力、马赫数的变化趋势,方案1和方案2的载荷峰值具有较大差异,初始阶段形成高度欠膨胀,射流核心区半径很大,之后膨胀强度衰减,核心区域变小,从激波马赫数云图可见,最大马赫数分别约为10和7,方案2初始阶段气流冲击在排气装置中央的芯锥上,形成一个沿着x轴的83KN脉冲载荷,这与试验中后坐力测试数据基本吻合。由于排气装置外部形状差异,球面波绕过装置产生的载荷波动有些细微不同。通过仿真与试验对比,方案1的反后坐能力比方案2更优,具有更为高效的后坐力对冲机制。     

船艏外飘砰击三维仿真研究

砰击是运动着的船体与波浪相互作用而产生的高度非线性现象。一般包括底部砰击、外飘砰击和上浪砰击三种类型。本文利用Ls-dyna软件研究了江海直达船船艏外飘砰击压力,建立了包含空气、水和三维船艏的流固耦合模型。提取有限元模型中的外飘砰击压力,探讨在不同速度以及不同入水角度下,外飘砰击压力与速度的关系,以及外飘砰击压力沿船长和沿高度方向的分布规律。     

摆式飞剪动力学计算、实测及其改进方案的探讨

摆式飞剪由于惯性力较大,使得设备各运功部件承受很大的冲击载荷。本文介绍对某钢厂剪切钢板的摆式飞剪的实测结果,並将其与电算结果加以比较。文中分析了冲击载荷产生的原因,探讨了结构的改进方案,对高速摆式飞剪的一种新平衡装置作了介绍。