客滚船压筋板极限承载力数值计算及敏感性分析

针对新型客滚船上采用的槽型压筋板,利用非线性有限元软件ABAQUS中的risk算法对设置初始压制缺陷的槽型压筋板模型进行受压极限承载力计算。计算发现槽型压筋板中部与焊接扁钢的板边部分所受压屈曲极限承载力不同,因此将槽型压筋板分成2个部分进行研究。通过计算并利用MATLAB对数据回归分析后发现:对于槽型压筋板中间部分,随着槽型间距和压筋板长度的增加,线性屈曲压力减小,受压极限承载力减小,破坏时的最大挠度增加;随着厚度增加,线性屈曲压力和受压极限承载力增加较少,破坏时的最大挠度降低。针对槽型压筋板焊接扁钢的板边部分,缩短板边扁钢与旁边槽型的间距及提高焊接扁钢的腹板厚度均能提高压筋板板边的极限承载压力。设计中可通过在压筋板边焊接扁钢且增加扁钢尺寸或以焊接制造的方式增加槽型高度减小槽型间距,以提高压筋板的极限承载力。

地震断层对管道压溃压力的影响

利用有限元软件ABAQUS,结合用户自定义Python程序,开展地震断层作用下深海管道局部变形和压溃过程的数值模拟。分析均质土体和随机分布土体模型的地震断层位移大小对管道局部变形的影响,并分析断层诱发的局部挤压变形对管道压溃压力的影响。研究表明:相比于断层走向与管道轴线方向垂直的走滑断层,断层走向与管道轴线方向夹角为45°的走滑断层作用下管道的压溃压力较小,且当断层走向为管道轴线方向逆时针旋转45°时,左旋走滑断层作用下管道的压溃压力低于右旋走滑断层作用下的管道压溃压力。断层位移相同时,管道径厚比越大,压溃压力越小。考虑土壤随机性时,由于APIX65钢制管道刚性较大,且管道两侧土体内聚力和摩擦角分散于均质土壤土体参数均值两侧,因此断层作用过程中管道受到的土压力在均质土壤模型中的土压力数值处上下波动。

基于三维CT试样的X65钢裂纹扩展规律研究

海底管道是运输石油、天然气等战略资源最为安全和经济的方式,X65钢作为管道钢的主要制造材料,其稳定性和安全性备受关注。针对X65钢的疲劳裂纹扩展问题,建立三维紧凑拉伸(CT)试样的有限元模型,分别用扩展有限元法(XFEM)和专业裂纹扩展仿真软件模拟裂纹准静态和动态扩展过程,通过疲劳试验对模拟结果进行验证。结果表明:基于裂纹动态扩展的数值模拟结果更接近实际情况,通过疲劳试验测得的K值与裂纹动态扩展模拟值相差小于3%,而与XFEM和解析公式值在裂纹扩展后期相差6.8%。针对现行规范解析公式基于平面假设问题,提出一种适用于三维应力状态的标准CT试样裂尖应力强度因子计算改进公式,得到基于Paris公式的裂纹扩展速率线性拟合参数lgC=-8.222 3,m=2.966 4。

邮轮支柱板架连接点极限承载力研究

本文利用有限元软件ABAQUS建立含初始缺陷的邮轮支柱板架连接位置有限元模型,研究在支柱承载和不同面内加载形式的情况下,支柱、纵桁和强横梁的结构参数对板架极限承载力的影响。计算结果表明:随着支柱单位面积受载的增加,板架的极限承载力降低,且支柱半径大和壁厚大的板架,由于支柱承受的压力越大,极限承载力越小;纵桁和强横梁腹板高度小,腹板厚度小,翼板宽度小,翼板厚度小的板架,在支柱的压力作用下板架的变形较大,极限承载力较小;随着支柱承受的压力增大,板架变形增大,最终会导致板架的失效模式从板格屈曲向整个板架梁弯曲破坏转变。

中型邮轮玻璃幕墙波浪砰击载荷研究

针对中型邮轮船首玻璃幕墙在波浪砰击下的结构响应进行研究。采用Mie-Grüneisen状态方程描述流体,通过耦合拉格朗日-欧拉方法(CEL)对波浪砰击流固耦合问题进行分析,确定了幕墙结构在砰击载荷下的薄弱环节。分析了波浪砰击幕墙过程中水体、结构的变形特性,确定水体相对结构的砰击速度、砰击角度及水体厚度对结构响应的影响,并采用Cowper-Symonds幂律硬化模型探究了高速砰击下材料应变率硬化效应对结构响应的影响。研究表明:砰击速度和角度是导致幕墙结构大变形的最主要因素,在砰击流体较厚的情况下,结构最大位移随砰击速度增大近似呈指数递增;在低砰击速度下,水体厚度影响并不明显,但随着砰击速度增大,结构最大变形随水体厚度增大近似呈线性递增趋势;在波浪砰击下,应变率硬化效应并不显著。论文的研究对指导中型邮轮玻璃幕墙外形设计及有效的防砰击装置设计具有重要意义。

焊接对X65钢腐蚀疲劳裂纹扩展影响的试验研究

对于深海油气输送结构,焊接产生的初始预应力会对其腐蚀疲劳性能产生影响。针对深海油气输送常用材料X65钢开展腐蚀疲劳裂纹扩展试验。分别从焊接热影响区和母材上制备了标准紧凑拉伸(CT)试样,利用直流电压降(DCPD)方法测量了疲劳裂纹扩展长度,对焊接试件的腐蚀疲劳性能进行了研究,并拟合出了两种试件在不同试验环境下的Paris常数C和m。试验结果表明:在0.2 Hz的加载频率下,腐蚀溶液可明显加快裂纹扩展速率,并使裂纹扩展阈值分别提高16.25%和13.75%。焊接试件在空气环境下拟合的C值和m值均要略高于母材试件,在腐蚀环境下其C值和m值要略低于母材试件。