加筋板格屈曲及极限强度分析

加筋板格是船体结构的主要组成部分，是船体最常用的结构单元。本文在消化相关文献后，作了一些修正和改进工作，提出了一套用于计算加筋板格屈曲及极限强度的方法，并开发了相应的计算软件。通过与试验及有限元计算结果的比较，考核了本方法的计算精度，证明了该方法完全可用于船体板架的工程设计计算。

计及横向应力和垂向载荷影响的加筋板格有效板宽的理论计算方法

本文基于大挠度理论导出了计及初始挠度、焊接残余应力、横向应力和垂向载荷等影响的加筋板格的有效带板宽度的理论计算公式。板中焊接残余应力的分布形式采用Faulkner模型 ;考虑了4种垂向载荷形式 :均布载荷、沿x方向的三角形分布载荷、沿y方向的三角形分布载荷、集中载荷。数值算例表明上述诸因素均对有效板宽有一定影响。

循环载荷作用下加筋板格极限强度的理论解

为了得到循环载荷作用下加筋板格极限强度的理论解,将加筋板格简化为两端固支的梁-柱模型,以此推导出循环载荷作用下加筋板格极限强度以及应力应变关系的理论计算公式.用Abaqus有限元软件和理论计算公式分别对同一加筋板格实例在循环载荷作用下的极限强度进行计算,结果表明:有限元方法的计算结果与理论方法的计算结果两者误差较小,最大误差为-8.7%,说明理论计算方法是比较合理的,这就为从理论上直接计算加筋板格的极限强度提供了一个简便且有效的方法.

组合载荷作用下的加筋板格强度计算(英文)

船体是一个由加筋板格组成的箱形结构 ,加筋板格的强度计算对于船体结构的极限强度分析极为重要。最近几年许多作者提出了采用简化方法来计算加筋板格的极限强度。但是 ,绝大部分采用这种方法进行研究的文章均只讨论了纵向受压一种情况。对于实际的船体加筋板格来说 ,最一般的载荷工况是纵向应力、横向应力、剪应力和垂向压力的组合载荷 ,但纵向应力占主导地位。本文将简化方法推广到解决组合载荷的情况。通过本文的计算表明 ,本简化方法是可以计算计及组合载荷影响的加筋板格的极限强度的。

加筋板格高级屈曲分析技术研究及软件开发

文章给出了基于弹性大挠度理论和刚塑性分析的加筋板格高级屈曲分析方法 (EPM),该方法包括五种失效模式,即正交加筋板格整体屈曲、纵向加筋子板格整体屈曲、纵向加筋和带板的局部屈曲或屈服、纵向加筋的侧倾以及全部屈服,可以考虑初始挠度和残余应力的影响以及双向压缩和侧向载荷的联合作用。以EPM方法为核心开发了加筋板格高级屈曲分析软件系统,包括任务管理、数据输入、屈曲分析、结果查看、能力曲线和文件分析等六个模块。为验证EPM方法的精度进行了系列纵向加筋和正交加筋板格试验模型的比较计算,并计算了四种典型加筋板格的双向应力能力曲线,与板格极限状态分析(PULS)软件和协调共同结构规范(HCSR)方法进行了比较分析。结果表明EPM方法可以分析联合载荷等因素对加筋板格极限强度的影响,文中开发的软件系统可用于加筋板格高级屈曲分析。

加筋板格的屈曲强度和极限强度分析(英)

加筋板格是船体结构的主要构件，因此，它的屈曲强度和极限强度是设计人员十分关心的。在过去的几十年里，有关这一方面的研究已经开展了很多。一般来说，可分为两类。一类是有限元法，另一类是基于板理论的简化方法。有限元法通用性强，但比较费时，在设计初期往往不被采纳。第二类方法通用性没有有限元法好，有时精度也有一定的局限，但使用很方便。本文是基于消化欧文·休斯的经典著作而编写的，主要目的是改正书中的一些错误。最后，选择了一个实际板架的例子进行了详细的示范计算，所得结果是合理的。因此，这些公式可以用作设计的工具。

循环荷载作用下加筋板格单元的损伤累积及力学模型研究

为了计算加筋板和船体梁在循环荷载作用下的极限强度,将一种能够考虑损伤累积和构件局部屈曲的一维钢材等效本构模型引入到加筋板格单元中,提出加筋板格单元在轴向循环荷载作用下的损伤累积力学模型,采用Visual Basic程序编制了计算程序,对若干加筋板格单元在双向轴向循环荷载作用下的承载性能进行计算研究,并使用非线性有限元软件Abaqus进行对比验证,结果表明所提理论方法具有较好的精度。

复合材料格栅加筋板布局优化设计

采用遗传算法在总体屈曲约束条件下对复合材料格栅加筋板进行布局优化设计。采用一种参数化的平铺等效刚度计算方法,用于分析格栅加筋板的总体屈曲。最后通过有限元分析对优化结果的有效性进行验证。设计变量为轴向和横向的筋条间距、筋条高度和厚度,筋条的布局。该方法适用于在给定板的全部可选尺寸参数,面内设计载荷,边界条件,材料属性条件下,对复合材料格栅加筋板进行质量最轻的布局优化。

多级三角形格栅加筋板的力学性能

为了研究碳纤维格栅结构的力学性能,设计一种多级格栅加筋板结构,并采用理论分析和有限元计算等方法对该结构的力学性能进行分析。将格栅结构等效为均质连续结构,推导了格栅结构的等效计算方法,计算多级格栅加筋结构的等效弹性模量及等效弯曲刚度。结果表明,多级三角形格栅加筋结构的存在将大大提高超轻质材料的抗屈曲能力;当截面面积相同时,三角形格栅的弯曲刚度比实体结构提高10%,表明多级格栅比普通格栅具有更高的屈曲荷载。

多相材料格栅加筋板性能的参数化分析

采用参数化建模和有限元方法,以三种典型格栅加筋板为对象,分析了给定质量下,蒙皮与加筋分别采用不同材料、不同几何参数对结构刚度性能的影响规律。研究表明:蒙皮厚度变化会影响与之最佳匹配的加筋构型;增大加筋高度能有效提高结构刚度性能,但过大的加筋高度对结构性能的改进有限;采用比刚度大的材料可以显著增强结构性能,加筋高度一定时,蒙皮选用比刚度大密度小的材料有利于提升结构性能,而加筋厚度一定时,加筋选用比刚度大密度小的材料将降低蒙皮材料的选用对结构性能的影响。

IACS双壳油船共同结构规范高级屈曲评估方法及CCS新一代板格屈曲校核软件系统

IACS双壳油船共同结构规范中的高级屈曲评估方法,将"极限强度"概念的非线性屈曲理论引入到规范技术标准的实践应用中,有力地推动了现代船舶结构设计技术的进一步发展。本文对高级屈曲评估方法的理论背景和在规范中的实际应用准则作一技术性论述,并介绍了CCS研发的新一代智能化船体结构板格屈曲校核系统。

飞行器空间梁板结构系统可靠性分析

为了使飞行器可靠性指标的计算模型更符合实际结构,采用合成梁元与加筋板格元(SP)来模拟飞行器三维空间结构.同时考虑材料的强度、梁元件截面积、板元件厚度和外载荷均为随机变量,推导了结构节点位移对随机变量导数的公式,并应用随机有限元、结构可靠性基本理论进行了结构可靠性分析.最后采用Visual Fortran编制了相应的软件,对某飞行器翼盒结构进行了计算,结果表明该方法对飞行器结构可靠性分析具有重要的作用.

基于梁板结构的船舶系统可靠性分析及其优化

采用梁元和加筋板格元来模拟船舶空间结构,并建立相应的系统可靠性分析与优化模型。针对加筋板格可靠性分析中计算反向结点力向量时忽略加强筋影响而导致计算结果偏于保守的缺点,采用了完整加筋板格元的反向结点力向量和修正刚度矩阵,在此基础上采用分支限界法搜索系统主要失效模式并对其提出改进措施,保证了计算精度并提高了计算效率;运用界限搜索法求解模糊约束集的最优水平截集,进而求得系统可靠性约束下结构质量的模糊最优解,并与确定性优化设计结果对比,结果显示模糊优化模型具有更好的经济效益,可供工程借鉴使用。

单舷侧散货船舷侧板架的结构冗余度验证

按照IMO对散货船结构冗余强度的要求,基于实船的板架破损假定和国际船级社协会的《散货船和双壳油船协调共同结构规范》(CSR-H)的板架屈曲失效准则,提出散货船舷侧结构冗余度GBS符合性验证的方法,包括舷侧板架结构冗余度衡准、损坏假定、载荷情形、非线性有限元垮塌分析等内容,采用所提方法进行实船验算。计算结果表明,按照CSR-H规范设计的散货船舷侧结构能够满足“任一加强筋的单一局部损伤不会导致整个加筋板格的垮塌”的强度要求,因而具有适当的结构冗余度。

极地邮轮甲板结构的冗余度分析

按照国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)对船舶结构冗余度的要求,基于加筋板损伤假定,提出一种邮轮甲板结构冗余度验证方法,包括邮轮甲板结构冗余度准则、损伤假定、载荷情形和非线性有限元分析等内容。采用该方法对不同上层建筑参与度下极地邮轮甲板结构的冗余度进行验算。计算结果符合法国船级社《Rules for the Classification of Steel Ships》的加筋板屈曲失效准则,邮轮甲板结构能满足冗余度要求,即“任何加筋结构构件的局部损伤(如局部永久变形、断裂或焊缝失效)不会立即导致整个加筋板格垮塌”。该研究可供邮轮的结构冗余度设计参考。

进化神经网络在复合材料格栅结构设计中的应用

根据Kolmogorov多层神经网络映射存在定理,利用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替实际结构优化过程中存在的大量有限元计算,从而提高优化效率。以遗传算法为优化求解器,神经网络屈曲稳定性响应面为主要约束,对复合材料格栅加筋结构的优化问题进行了分析研究。算例表明,在相同(有限元)样本数据的情况下,进化神经网络通过自适应调节网络结构和权值,可获得比BP神经网络更高精度的映射模型,具有很强的泛化能力。该方法可为解决大型复合材料结构优化设计提供一条高效途径。

复合材料格栅结构优化设计中的计算智能技术

针对复合材料格栅结构优化设计多变量、多约束、连续和离散混合变量、高度非线性的难点,提出了用进化神经网络来实现结构设计参数(输入)与结构响应参数(输出)的全局非线性映射关系,以此来代替优化过程中的有限元计算,以提高优化效率.以遗传算法为优化求解器,神经网络屈曲稳定性响应面为主要约束,对复合材料格栅加筋结构进行优化.结果表明,在相同样本数的情况下,进化神经网络可获得比BP网络更高精度的映射模型,具有很强的泛化能力.该方法可以为解决大型复合材料结构优化问题提供一条高效途径.

散货船和油船的结构冗余度及其验证

基于国际船级社协会的《散货船和双壳油船协调共同结构规范》(CSR-H),提出了满足IMO GBS结构冗余度功能验证导则的技术路线和评估流程,包括问题分类、损坏假定、载荷情形、非线性有限元垮塌分析方法和结构冗余度衡准的建立,并实施了实船验算。计算结果表明,按照CSR-H规范设计的油船和散货船结构能够满足"任一加强筋的单一局部损伤不会导致整个加筋板格垮塌"的强度要求,具有适当的结构冗余度。新CSR-H规范无需再专门为结构冗余度而补充结构加强的要求。

自升式平台整体结构的三维系统可靠性分析

为使自升式平台整体结构三维系统可靠性计算模型更加贴近实际结构,建立基于空间刚架结构和空间薄壁结构两种系统可靠性分析模型.以三维梁元模拟空间刚架结构,以杂交梁元和加筋板格元模拟空间薄壁结构,并推导加筋板格元的修正刚度矩阵和反向结点力向量,弥补了计算反向结点力向量时采用等剪应力矩形元替代加筋板格元的不足,最后运用改进的分支限界法搜索主要失效路径并结合PNET法计算系统失效概率,通过实例对自存和作业等工况下平台系统可靠性进行计算,对比两种系统可靠性模型的优缺点,给出工程设计建议.

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。