基于传递函数的含损伤复合材料加筋板振动

研究了具有基板嵌入分层损伤和筋板脱粘损伤的复合材料加筋层合板的振动特性。根据层合板和层合梁的一阶理论,结合Adams应变能法的模态阻尼模型,建立了含损伤复合材料加筋板动力分析的有限元方法,开发了相应的有限元分析软件。通过典型数值算例的计算结果,分别讨论了具有基板分层和筋、板间脱粘的复合材料加筋板损伤尺度和损伤位置对板的传递函数的影响,得到含不同类型和尺度的含损伤复合材料加筋板的振动特征。     

含腐蚀损伤加筋板结构极限强度评估方法

选取单筋双跨加筋板模型,基于非线性有限元方法计算了在单轴压缩载荷作用下,模型范围、点蚀坑形状、腐蚀位置、带板柔度、加筋柔度、腐蚀体积、加强筋个数等因素对含腐蚀损伤加筋板极限强度的影响.研究结果表明:腐蚀体积是影响加筋板极限强度的关键因素,且极限强度的折减值与腐蚀体积比接近二次曲线的关系.根据数值计算结果利用多元函数拟合功能得到了含腐蚀损伤加筋板结构极限强度评估公式,可对含腐蚀损伤加筋板的极限强度进行合理评估.     

点蚀损伤船体板屈曲强度评估的工程应用

通过分析共同结构规范中屈曲强度评估公式,得出评估所需的主要参数为单一载荷作用下板的屈曲强度.针对点蚀损伤船体板进行系列屈曲强度有限元数值分析,继而通过统计学方法分析得到基于腐蚀体积的单一载荷作用下点蚀损伤船体板屈曲强度计算公式.基于实船腐蚀损伤检测参数,采用统计学方法分析检测参数与腐蚀体积的关系,并编制相应的计算程序得到船体板的腐蚀体积,将其代入已得到的屈曲强度计算公式,并进一步应用到规范屈曲强度评估公式中即可完成点蚀损伤船体板屈曲强度评估.此评估方法在规范公式基础上,结合了实船腐蚀损伤检测参数,充分体现了腐蚀损伤对船体结构屈曲强度的影响,且所有评估参数在工程分析中均可得,评估方法简单,适用于船舶结构强度安全评估的工程分析.     

点蚀损伤船体板格单轴压缩极限强度

为了能够简单准确地计算服役期内点蚀损伤船体板格的极限强度,选择腐蚀体积为点蚀损伤板的主要评估参数,结合实际船体板格的腐蚀损伤特点,采用有限元数值计算方法,分析点蚀坑形状、有限元单元类型、蚀坑分布和蚀坑深度对板极限强度的影响,以及板的初始柔度、初始变形、长宽比和板边缘线性载荷因子对板极限强度折减因子的影响,并利用回归分析方法,建立了基于腐蚀体积的点蚀损伤船体板格极限强度折减因子的计算公式.结果表明,整套公式的计算结果与有限元计算结果的相对误差仅有极少量在5%,~6%,之间,绝大部分在5%,以内,可用于服役期内点蚀损伤船体板格的安全评估.     

基于逐步破坏法的船体极限强度分析

基于RAHMAN建立的拉伸和压缩加筋板单元的标准应力—应变关系曲线,开发了船体极限强度的逐步破坏分析方法。应用该方法编制的计算程序较为详细地分析了数种船型的极限强度。结果表明所开发的逐步破坏和计算程序是正确可靠的。     

含分层损伤复合材料加筋板动力响应分析接触效应

基于考虑一阶剪切效应的复合材料层合板单元和层合梁单元,提出了含嵌入圆形分层损伤的复合材料加筋板非线性动力响应有限元分析方法,其中包括采用A dam s应变能法与R ay le igh阻尼模型相结合的方法,构造了相应的阻尼阵列式;建立了一种H ertz型非线性动力接触界面单元模型,有效地解决了含分层损伤的复合材料加筋板,在进行动力响应分析时,低阶模态中在分层处出现的上、下子板不合理的嵌入现象;提出了含损伤结构的动力响应的精细积分法.在上述分析模型和方法的基础上,通过对典型数例的分析和讨论表明,在含分层损伤加筋层合板动力响应分析时,必须考虑分层子板间真实的接触状态.     

多处损伤LY12 CZ铝合金加筋板疲劳裂纹扩展研究

进行了多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展的分析与试验研究.给出了典型的随机载荷谱下铝合金加筋板多裂纹扩展的预计方法.用组合法和类比法计算多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的应力强度因子.考虑每个载荷循环裂纹之间的相互作用影响,以Walker裂纹扩展公式和Willenborg-Chang裂纹扩展公式为基础,用循环续循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸.进行了恒幅谱载荷及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验研究.对比了铝合金多裂纹扩展的分析预计结果和试验结果,对比结果表明,预测的寿命与试验结果吻合较好.     

多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展研究

进行了多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的疲劳裂纹扩展的分析与试验研究。给出了典型的随机载荷谱下铝合金加筋板多裂纹扩展的预计方法。用组合法和类比法计算多处损伤LY12CZ铝合金加筋板的应力强度因子。考虑每个载荷循环裂纹之间的相互作用影响,以Walker裂纹扩展公式和Willenborg-Chang裂纹扩展公式为基础,用循环续循环进行裂纹累积,用虚拟施加剩余强度载荷和裂尖韧带塑性区连通判据确定临界裂纹尺寸。进行了恒幅谱载荷及程序块谱载荷下加筋板多裂纹的扩展试验研究。对比了铝合金多裂纹扩展的分析预计结果和试验结果,对比结果表明,预测的寿命与试验结果吻合较好。     

纵向受压板架加强筋扭转屈曲临界应力公式

船体加筋板架结构中通常采用的角钢、T型钢之类开口断面型材加强筋由于扭转刚度较小，纵向受压后往往首先发生扭转屈曲，鉴于目前船级社规范给出的加强筋扭转屈曲临界应力计算公式未能反映侧向压力以及板屈曲模式对加强筋扭转屈曲临界应力的影响，导出了一个计及上述两个影响因素的加强筋扭转屈曲临界应力计算公式，可用于规范中对加强筋扭转出曲的校核。     

组合初始缺陷对裂纹板极限强度的影响分析

针对含裂纹损伤船体板上的初始缺陷(初始变形、焊接残余应力),利用非线性有限元方法进行了仿真模拟以及相关计算,系统地分析了初始变形、焊接残余应力及其组合对不同裂纹情况的船体板在纵向压力下的极限强度影响.通过数值计算结果的对比分析和讨论,得到当裂纹长度较小时,组合初始缺陷对裂纹板极限强度的影响占主导地位,且初始变形更大;当裂纹长度较大时,裂纹损伤对板极限强度的影响占主导地位.     

Nonlinear dynamic buckling of stiffened plates under in-plane impact load

This paper presents a simple solution of the dynamic buckling of stiffened plates under in-plane impact loading. Based on large deflection theory, a discretely stiffened plate model has been used. The tangential stresses of stiffeners and in-plane displacement are neglected. Appling the Hamilton‘s principle, the motion equations of stiffened plates are obtained. The deflection of the plate is taken as Fourier series, and using Galerkin method the discrete equations can be deduced, which can be solved easily by Runge-Kutta method. The dynamic buckling loads of the stiffened plates are obtained form Budiansky-Roth criterion.     

加劲板的计算方法研究

作者在论文中提出了一种板梁分开方法计算加劲板的理论模型,并用有限元法对该理论模型进行了几何非线性分析,与实验结果及一些解析解相比较,得出了满意的结果。     

周期加筋板动力响应的解析解

借助U变换解耦理论,得到了大跨度周期性加筋板的动力响应的解析解．对以前将加筋板、壳、梁视为线性弹性支撑的情形的近似解的误差分析提供了一个有效的方法。     

均布荷载作用下四边简支、四边固支矩形加肋板的计算

本文讨论了加肋板计并的基本理论,对均布荷载作用下的四边简支、四边固支矩形加肋板进行了计算,并和有限元计算结果进行了比较。分析表明,本文的理论与方法都是正确的。     

船舶分舱和破舱稳性计算

本文给出破损船舶浮态方程组的数值矩阵解法和破损船舶自由纵倾时最小稳性曲线计算的优化方法，文后给出了数值例子。算例表明本文建立的方法简便、实用和有效。     

加筋复合材料结构撞击识别的关键技术

 复合材料结构在外部撞击载荷作用下容易产生目不可检的损伤,进而导致结构承载能力降低.以复合材料加筋圆筒结构为对象,研究基于系统辨识模型的外部低速撞击识别实验的两个关键问题.首先,通过数据分析阐明和完善了系统辨识方法中传递函数的模型阶次选择原则;其次,针对压电传感器生产工艺和安装工艺难以保证各传感器均一性问题,提出了一种传感器信号修正方法,以提高载荷识别精度;最后,分析和讨论了加筋结构型式对撞击识别的影响.实验结果表明,本文所提方法能有效地提高识别和重构外部撞击载荷.     

横向冲击载荷下加筋板的非线性动力响应

考虑了剪切变形和转动惯性的影响 ,由Hamilton变分原理导出了加筋板的非线性动力方程 ,并用有限差分结合Runge Kutta法求解 .讨论了加强筋参数对加筋板在横向冲击载荷作用下的非线性动力响应和结构效率的影响 .     

复合材料加筋板多失效模式可靠性分析

复合材料加筋板在轴向压缩的曲屈过程中,存在多种失效模式,对整体的可靠度有不同影响.本研究利用ABAQUS软件,建立由shell-solid单元组合的复合材料加筋板渐进失效模型,并基于Quads和Hanish失效判据,用Cohesive单元来模拟胶层,通过对模型轴向加位移的弯曲情况,确定刚心位置后,进行轴向加载仿真实验.通过有限元模拟方法,用均次一值二矩法计算可靠度,分析曲屈失效过程,影响可靠度的主要因素为静力.通过灵敏度分析,归一化计算,得到材料不同弹性模量对复合材料加筋板模型的基体失效、纤维失效、界面层失效和静力失效的贡献率.由失效判断指标可知,纤维失效是造成复合材料加筋板结构整体失效的主要因素,由灵敏度分析结果可知是影响基体失效、纤维失效、界面层失效的主要因素.