含局部初始几何缺陷的凸型锥-环-柱结合壳舱段稳定性仿真

根据大量环肋薄壳结构的建造经验,首先分析了加肋锥-环-柱结合壳加工工艺,指出锥-环-柱结合壳的初始几何缺陷主要缘于焊接,其主要分类标准为肋骨初挠度及壳板凹凸度,同时根据加工过程中焊缝产生的位置判断初始几何缺陷的分布区域;然后,选取了几种典型的初始几何缺陷形态,并采用有限元方法分析了初始几何缺陷形态变化及其幅值变化对舱段理论失稳压力及失稳变形的影响,指出当向内凹陷的初始几何缺陷出现在理想舱段失稳破坏变形的区域时,其对舱段理论失稳压力的不利影响较大,且这种不利影响将随着初始几何缺陷幅值的增大而加大;最后,提出锥-环-柱结合壳加工建造过程中,需尽量避免典型初始几何缺陷。

受压T肋被加劲板局部稳定试验与计算方法

为研究T肋被加劲板的受压局部稳定性能,考虑被加劲板宽度的变化,设计制作了2个Q345钢材强度和2个Q420钢材强度的焊接T肋加劲板试件进行被加劲板局部稳定轴压试验,并建立了有限元模型对破坏模式、失稳模态以及荷载位移曲线进行验证,采用6种尺寸的被加劲板局部稳定计算模型,分析了材料本构模型、简化焊接残余应力、局部初始几何缺陷对其受力性能的影响,得到了被加劲板局部稳定简化计算公式,并与各国规范稳定曲线进行对比。结果表明:被加劲板局部稳定试件与有限元模型均在试件1/2高度附近发生局部屈曲,平均应力-应变曲线总体趋势基本相同;随被加劲板宽厚比的增大,不同本构模型计算的稳定系数逐渐减小;采用简化残余应力分布的方式比数值模拟得到的稳定系数略小,计入残余应力加速了构件破坏;局部初始几何缺陷对试件稳定承载力的影响较大,当T肋加劲板的所有板件均计入局部初始几何缺陷时稳定系数最小;采用多项式拟合的被加劲板局部稳定简化公式曲线与欧洲规范曲线变化趋势较为接近,在相对宽厚比较大时超过了欧拉曲线,而采用Perry公式拟合的曲线与中国、美国规范曲线变化趋势较为接近,曲线整体均位于欧拉曲线的下方。

受压T肋加劲板腹板局部稳定试验与计算方法

为了研究腹板宽厚比对T肋加劲板局部稳定受力性能的影响,设计了7个不同强度的T肋加劲板局部稳定试件,采用轴压试验验证与数值模拟相结合的方法,并考虑不同因素对其局部稳定承载力的影响,根据相应的有限元数值,采用非线性拟合得到腹板局部稳定简化计算公式。结果表明:局部稳定试件及有限元模型均发生了板件的局部屈曲变形,随腹板宽厚比的增大,发生局部屈曲变形的时间越早。当计算模型考虑简化残余应力与局部初始几何缺陷后,稳定系数均明显减小;T形肋翼缘与腹板的破坏形态差异明显;采用Perry公式拟合的腹板局部稳定简化公式曲线整体更接近于美国AASHTO曲线。T肋加劲板的局部稳定性能受钢材强度影响较小,建议采用Perry公式进行设计。

加肋锥-环-柱结合壳连接分段极限承载能力分析

为研究初始几何缺陷对加肋凸型锥-环-柱结合壳连接分段极限承载能力的影响,参考现行规范对初始几何缺陷的要求,设计了初始几何缺陷的不同组合作为计算方案。建立了含不同初始几何缺陷形态的锥-环-柱结合壳连接分段模型,采用弧长法,分析连接分段的极限承载能力及破坏形式,并探讨了几何修正系数Cg的计算方法。结果表明:不同形态的初始几何缺陷对连接分段极限承载能力的影响有所区别;含加肋凸型锥-环-柱结合壳连接分段的极限承载能力几何修正系数可参考本文结论。