基于SINTAP-FAD的含裂纹耐压结构安全评定研究

高强度钢耐压结构在建造完工后一般要进行内压试验,为保证内压试验的安全性,需对含裂纹损伤高强钢耐压结构开展安全性评定研究。首先,基于断裂力学评定图(FAD)概念,引入结构完整性评定程序(SIN-TAP)建立基于SINTAP-FAD的含裂纹缺陷高强度钢耐压结构安全性评定方法,详细介绍SINTAP评定的原理、材料参数确定方法、含裂纹结构断裂参数以及塑性极限载荷的计算方法;然后,根据试验测得的材料参数,结合SINTAP评定程序得到高强度钢SINTAP-FAD第0级和第3级失效评定曲线;最后,以某含裂纹缺陷环肋圆柱壳结构为对象,完成基于SINTAP-FAD的含裂纹缺陷耐压结构内压安全性评定。结果表明:含肋骨横向裂纹环肋圆柱壳结构在进行内压考核试验时,结构是安全的;基于SINTAP-FAD的结构安全性评定方法是合理有效的。研究结果可为在建高强度钢耐压结构内压安全性评估提供有效支撑。

主要潜水器规范圆柱形耐压壳体设计计算方法比较分析

针对潜水器环肋圆柱壳耐压结构,分析比较了CCS、RUS、ABS、GL各船级社潜水器规范中安全系数、强度计算方法、稳定性计算方法和允许工作压力控制要求,结合3个算例,总结了各规范的设计计算特点,分析结果可为修改完善我国潜水器设计规范提供参考.

舷侧板架与冰体碰撞数值仿真及模型试验研究

文章利用数值仿真及模型试验两种方法对船体舷侧板架与冰体碰撞进行研究。首先建立了舷侧板架的缩尺比有限元模型,计算冰体碰撞载荷作用下板架结构响应;进而制作了与有限元仿真相同的舷侧板架模型,进行冰体碰撞模型试验,分别获得冰体对板架结构的碰撞力、板架应力分布、板架变形等结果,最后将试验结果与数值仿真结果进行了比较,两者基本吻合。研究结果揭示了冰载荷作用下船体板架结构的响应规律。

钛合金材料蠕变特性的理论与试验研究

钛合金是深海工程装备的重要材料,在深海环境下会产生不同程度的蠕变变形。该文针对双态组织和网篮组织TC4 ELI钛合金材料,在宏观和微观两个方面开展钛合金蠕变试验研究。开展多组应力水平下的钛合金压缩蠕变试验,绘制蠕变曲线,对传统的Norton方程进行修正,基于最小二乘法拟合饱和蠕变临界应力值和蠕变应力指数,给出初始蠕变阶段和稳态阶段的蠕变本构关系。同时,基于OM(光学显微镜)、XRD(X射线衍射)、TEM(透射电镜)和SEM(扫描电镜)观察,给出TC4 ELI钛合金材料的压缩蠕变微观机理。

喷水推进船的操纵性预报及运动仿真

根据船舶的船型特点和航行状态，采用日本操纵运动数学模型小组(MMG)提出的非线性数学模型来模拟喷水推进船的操纵运动。为获得操纵运动参数，选用四阶定步长龙格．库塔法来求解该数学模型，并将理论计算结果与实船试验结果进行了比较，说明用该方法来预报喷水推进船的操纵性能是可靠的。最后，在Visual C++平台上结合OpenGL图形接口技术，进行舰艇的运动仿真，其仿真结果比较可靠，具有重要的参考价值。

潜艇横向刚性构架区域应力计算解析方法

本文对框架肋骨及平面舱壁船体结点区域的应力进行理论求解,考虑了内、外框架肋骨和结点区域嵌入厚板,以及厚、薄板连接处由于中曲面不一致引起的附加力矩和邻近普通肋骨对框架肋骨及平面舱壁纵向弯曲的影响。应用本文的计算方法、现行计算方法和有限元方法进行实际结构结点应力的比较计算,结果表明本文的计算方法比现行的计算方法更合理、更全面。

考虑实测初挠度、厚度和残余应力等缺陷的耐压球壳极限承载力分析

由于其优良的承压性能,球壳常被用作深海设备的耐压结构,而耐压球壳极限承载力计算是球壳结构设计过程中的重要环节。文章在非线性屈曲分析有限元法的基础上,提出了考虑实测初挠度、厚度和残余应力的极限承载力计算方法,并加工了直径1000 mm的耐压球壳进行了试验验证。结果表明:经过冲压、焊接等工艺制造的球壳具有明显的初始缺陷,计算过程中必须考虑极限承载力;残余应力中影响极限承载力的主要因素是压应力成分;基于实测数据的非线性屈曲分析方法计算结果与试验值接近,且能够粗略预报结构破坏位置,具备一定的适用性。

TC4ELI钛合金低周疲劳性能研究

研究了具有网篮组织的TC4ELI钛合金材料在不同应变幅值下的低周疲劳性能,给出了TC4ELI钛合金在低周疲劳下的循环应力-应变曲线,拟合出循环应变硬化指数、循环强度系数以及应变-寿命特征系数,并通过光学显微镜进行金相分析,通过扫描电镜进行断口形貌分析。结果表明,TC4ELI钛合金呈现出循环软化的特性;距离疲劳断口1.5 mm处的组织形态与断口处无明显变化,疲劳裂纹以穿晶方式扩展直至断裂;随着应变幅值增大,韧窝变大变深,韧性断裂特征变得更加显著。

钛合金耐压结构蠕变数值计算方法与试验验证

通过对比分析多种典型蠕变本构模型,考虑应力水平、本构模型、蠕变时间等三个因素的影响,确定了TC4ELI材料钛合金常温压缩蠕变本构方程及其系数,初步建立了钛合金耐压结构蠕变数值计算方法。对钛合金环肋圆柱壳模型开展蠕变数值计算,给出蠕变前后模型的应力、应变和位移的变化情况。结果表明:修正的时间强化模型可以表征钛合金耐压结构初始蠕变阶段和稳态阶段的蠕变特性,能够适用于深海钛合金耐压结构的蠕变计算;产生蠕变变形后钛合金耐压结构应力重新分配,高应力区范围有所扩大,蠕变后弹性应变和总应变均减小;相比于纵向,蠕变对环肋圆柱壳结构的径向变形影响更大。

基于完整船体极限强度和搁浅剩余强度的协调共同结构规范对比分析

文章基于Smith法,根据国际船级社协会发布的2013版协调共同结构规范(HCSR)中破损模型、失效模式和载荷模型,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用FORTRAN程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76000吨散货船为算例,对完整船体的极限强度进行计算,对搁浅状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过在中拱和中垂工况下与其他规范的对比验证,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的安全系数要求更高,校核更严格。

考虑腐蚀减薄的球壳开孔结构随机有限元分析

文章将Monte Carlo抽样法和有限元非线性屈曲计算相结合,利用参数化方法模拟了满足Gumble分布和Gauss分布的钢板腐蚀减薄量在超大潜深球壳开孔结构上的分布,对各状况进行了100个样本的计算,并分析了腐蚀量均值和方差对结构在静水外压下极限承载能力的影响,结果表明,腐蚀样本数据分散度的大小几乎不产生影响,产生主要影响的是样本均值,失稳压力随腐蚀减薄量均值的增大而显著地线性降低。

潜艇典型结构受多物体撞击数值仿真的试验验证

以双壳体潜艇的典型结构—双层环肋圆柱壳受多物体撞击为研究对象,开展了模型试验,并与仿真计算结果进行对比,验证了有限元数值仿真方法对求解该类问题的有效性。还从结构损伤变形、撞击力历程和能量转换等方面对多物体撞击壳体过程的动响应特性进行了分析。研究成果将为潜艇抗撞能力的评估及抗撞结构的设计提供参考。

深海高压压力筒抗剪环式密封结构受力分析

多台深海高压环境模拟压力筒的成功实践表明,大开口压力筒采用抗剪环式密封相比于伍德式密封在结构形式和受力特性方面都具有一定优势。目前,抗剪环式密封结构的设计还没有相应的标准,通过分析各接触结构之间载荷的相互作用力,建立了抗剪环式密封结构的简化力学模型,对其进行了受力分析,并讨论了剪切块斜面坡度等参数对作用力的影响。试验与计算结果表明,该简化计算方法可行且偏于安全,为抗剪环式密封结构的设计和强度评价提供了理论参考。

基于AQWA的半潜式平台水动力分析及系泊性能计算分析

应用水动力计算软件AQWA,考虑随机波浪载荷及风、流载荷的作用,并考虑系泊缆的非线性动态特性和平台与系泊缆之间的相互影响,对第六代深水半潜式钻井平台水动力性能及极端工况的系泊性能进行数值计算。结果表明,平台在高频区域内运动性能表现良好,响应幅值很小;当环境力方向为60°时,平台的系泊缆张力和水平偏移最大,因而在设计系泊方案时要引起注意。

液化天然气运输船关键技术研究综述

本文详细介绍液化天然气运输船的种类,并对不同种类液化天然气运输船的特点进行分析对比。重点分析液化天然气运输船的关键技术,归纳为低温绝热技术、耐低温深冷性能材料、液舱晃荡分析技术、动力推进系统、建造安装平台技术、装卸货管路系统等6个方面。最后给出LNG运输船的未来发展方向,并指出加快攻克关键技术难点、拥有中国自主的大型液化天然气运输船关键技术,将会极大地增强我国高附加值船舶工业的研究和制造能力。

基于盲孔法的水下承压结构残余应力测试研究

对盲孔法测残余应力中的等轴三角应变花应变释放系数进行有限元标定和塑性修正,得到了塑性修正后的应变释放系数;采用盲孔法对高强度钢水下承压结构典型部位的焊接残余应力进行测量,根据测试得到各测点的释放应变值,结合修正后的应变释放系数计算得到了水下承压结构典型测点的残余应力值。结果表明,水下承压结构焊缝附近纵向残余应力可达0.5倍屈服极限,周向残余应力可达0.4倍屈服极限。

环-球型端部舱壁结构强度与变形分析

以弹性回转壳理论为基础,推导圆锥壳与球形壳体的刚度矩阵与载荷列阵,建立了静水压力下考虑大挠度影响的环-球型端部舱壁强度与变形的理论计算方法。算例表明该方法与有限元数值方法计算结果相当吻合,也表明大挠度效应对该结构的强度与变形有一定的影响。研究表明,对于类似的回转壳体组合结构,进行解析分析是可行的,而且比常规的有限元方法更加准确和实用。研究结果对潜艇端部舱壁与压力容器球形封头设计具有重要指导作用。在现有研究的基础上,可以将该方法的应用范围推广至轴对称压力作用下的环-球型回转壳结构。

T型接头横向埋藏裂纹扩展特性

基于断裂力学理论和有限元分析,研究T型接头横向埋藏裂纹扩展特性,实现了双向拉伸载荷作用下T型接头横向埋藏裂纹扩展形状变化的数值模拟。结果表明:T型接头横向埋藏裂纹扩展至结构表面时的形状为近圆形,与裂纹埋藏位置和初始形状无关;埋藏于焊趾端部板材中的裂纹扩展快于埋藏于焊缝中的裂纹扩展。