潜艇加肋圆柱壳壳板轴对称破坏模式的极限状态分析

通过对弹性基础梁的复杂弯曲进行塑性极限状态分析，得到了表示潜艇加肋圆柱壳在静水外压下，壳板轴对称变形的极限状态判据和极限载荷的计算方法，并用模型试验对计算方法进行了验证。     

潜艇耐压液舱壳板强度的计算方法研究

以往在对潜艇耐压液舱进行强度和稳定性计算时,通常将耐压液舱视为等效环肋圆柱壳.虽然液舱壳板是由不同半径和不同厚度的壳板组成,但计算方法是套用了环肋圆柱壳的计算方法,所不同的是引进了相当肋骨概念.而通过分析这种计算方法发现在理论上存在着很多不足之处,由于不同半径壳板的曲率变化,使得壳板中产生了很大的周向弯曲应力,因而套用环肋圆柱壳的计算方法忽略周向弯曲应力就偏于危险.鉴于此,将耐压液舱近似看作为一扁度较小的椭圆柱壳,采用椭圆形耐压指挥室的强度计算方法、相当半径方法和复变函数方法分别进行计算.实例计算结果表明:对于相同的椭圆柱壳,采用椭圆形耐压指挥室的强度计算方法比相当半径方法和复变函数方法计算更准确;在扁度较小的情况下,与环肋圆柱壳方法相比,采用椭圆形耐压指挥室的强度计算方法得到的计算结果更符合实际情况.     

不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定性分析

环肋圆柱壳结构因其具有的诸多优点,而被广泛应用于工程实际,但随着钢材屈服极限的不断提高,其稳定性问题越来越成为保证结构强度的一个重要指标,因此有必要对其结构的稳定性进行详细的分析.在对受各向均匀外压和单向均匀外压作用下环肋圆柱壳稳定特性的了解、认识和重新分析的基础上,研究了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性,得出了不同纵横均匀外压作用下环肋圆柱壳的稳定特性的规律,并在理论分析的基础上绘制了不同纵横均匀外压作用下的环肋圆柱壳随几何参数变化的稳定性曲线,由稳定性曲线给出了能使材料充分得到利用的环肋圆柱壳几何参数的范围.所得到的一些结论不仅能进一步完善环肋圆柱壳的稳定性理论,而且对实际工程设计及计算具有指导意义.     

基于弹性基础梁理论的球壳承压能力分析

为解决球壳的承压能力问题,从平板大挠度方程出发,假设板发生对称的球冠式初始弯曲变形,就能得出承受静水压力的球冠平衡方程,此方程可以简化成受横向载荷和轴向压力作用的弹性基础梁的平衡方程。通过弹性基础梁的屈曲问题,建立了球壳弹塑性失稳的极限强度和压杆临界应力的关系。在研究材料拉伸曲线的基础上,可以改进切线模量理论的计算方法,得出更简便、规范的切线模量因子算法。通过与大量深潜器球壳失稳的实验数据和数值数据比较,表明基于弹性基础梁理论的算法具有较高的准确性,可以推广用于计算承受均匀外压球壳的极限荷载。     

弹性地基中变厚度圆柱壳的轴对称弯曲

圆柱壳是工程中常用的一种壳体结构(构件),但对于弹性地基中变厚度圆柱壳的研究却较少.在等截面圆柱壳初参数解的基础上,利用阶梯折算法和传递矩阵法,研究了弹性地基中沿轴向任意变厚度圆柱壳的轴对称弯曲问题,所得公式具有简捷、统一的特点,适合计算机编程.文末给出了算例.结果表明利用传递矩阵法分析变厚度圆柱壳是非常有效的.对沿轴向任意变厚度圆柱壳,可得到满意的计算结果;对阶梯型圆柱壳,可得到准确计算结果.这种分析方法还可以进一步推广到环向加肋的圆柱壳和变基床系数的弹性地基中圆柱壳的轴对称弯曲分析.     

基于强度稳定综合理论的加筋板极限强度分析

依据强度稳定综合理论(CTSS)研究加筋板的极限强度问题.通过典型的工程实例计算,与有限元法、规范和Paik的经验公式比较的结果来看,CTSS方法与这些方法的结果差别在10％以内,并且有简单、适用性广泛且考虑全面的优点,可以指导工程设计.在此基础上,推导出CTSS的计算方法与工程规范中的计算方法在表达式上具有一致性.     

中厚圆柱壳弯曲问题的位移解

目前在壳体的计算中,多采用经典的薄壳理论,即不考虑剪切变形的影响.然而,随着复合材料层合结构的广泛应用,在板壳理论中考虑横向剪切变形的影响显的愈来愈重要.提出了中厚壳圆柱壳的位移解法,首先基于圆柱壳的一阶精确理论,通过引入三个位移函数,同时运用柯西-黎曼条件,推导出了中厚圆柱壳的控制微分方程,并给出了方程的解和相应的数值结果.所得结果符合力学规律,为中厚圆柱壳弯曲问题的研究提供了理论基础.     

圆柱壳大开孔的应力集中与强度设计

以薄圆柱壳大开孔应力集中问题的理论解为基础,利用其与圆柱壳小开孔理论之间的联系,通过对两者的比较,对大开孔圆柱壳在工程中的强度设计问题进行了分析和说明。     

环肋加强变厚度圆柱壳的自由振动

分析了环肋变厚度圆柱壳的自振特性。采用精细时程积分法求解圆柱壳的一阶矩阵微分方程,结合壳体厚度变换矩阵以及由环肋运动微分方程导出的环肋状态向量变换矩阵,建立了环肋变厚度圆柱壳的整体传递矩阵,并依据边界条件获得结构自由振动的频率方程,从而对变厚度环肋圆柱壳进行的自由振动特性进行分析。数值计算结果表明,用该方法处理类似的环肋加强以及变厚度结构的自由振动问题是合理可行的。     

带有中间支骨环肋圆柱壳应力修正系数的研究

本文主要研究了带有中间支骨的环肋圆柱壳在均匀静水压力作用下，应力计算时所出现的一些问题。由于高强度钢材的屈服极限不断地增大，下潜深度的不断增加，弯曲微分方程解的形式将不仅限于复数解。随着不同的结构尺寸及外载荷的变化，将会出现实数解及虚数解。本文分析了各种形式解的力学意义，推导了各种解的具体形式，确定了应力计算中各取值范围应力修正系数。通过与现有计算方法计算结果的比较发现，当肋骨尺寸较小时，其结果差异较大。同时论证了中间支骨是考虑到稳定性因素而加设的，但是它对结构的强度也起到了加强作用。     

甲板刚度和垂向位置对环肋圆柱壳声辐射性能的影响

通过对具有内部浮动甲板(浮筏)的环肋圆柱壳结构在流体中的振动、声辐射特性的研究,就能够比较真实的揭示潜艇动力舱的振动和声辐射特点.本文采用四自由度弹簧技术来模拟圆柱壳体和浮动甲板之间的弹性连接,基于扩展的Rayleigh Ritz法,运用Hamilton变分原理导出壳体与甲板的耦合振动方程,并利用Helmholtz波动方程和流固交界面上的速度相容条件求得壳体表面辐射声压的表达式.进而讨论了在弹簧连接刚度一定时,浮动甲板刚度的变化以及其垂向位置的变化对圆柱壳的振动、声辐射特性的影响.结果表明,甲板刚度变化对壳体的振动和声辐射的影响比较复杂,与激励频率有关;甲板圆心角的增加会增大壳体的辐射声功率级.     

弹性地基梁的积分变换分析与比拟

本文讨论了横向和纵向载荷作用下弹性地基梁的有关计算问题。利用拉普拉斯变换,获得了该问题的通用计算式。可以对无限长梁、有限长梁进行描述,能适应复杂载荷及各种支承条件。经适当变换,还可用于阶梯变截面弹性基地梁的求解。若轴向力为零,即变为通常的弹性地基梁的计算表达式。这样,就进一步把弹性地基梁的计算问题统一起来,为实际应用提供方便。作为应用,本文还讨论了,壳体结构近似分析中的弹性地基梁比拟方法。     

加筋板结构后极限强度行为影响参数研究

为使船体结构的安全性设计得到有效技术支撑,通过ABAQUS有限元软件,对面内压力作用下的加筋板结构进行响应分析,得出加筋板结构在达到极限强度之后的载荷-位移关系曲线,即后极限强度行为.探讨了板厚、材料硬化率、边界条件以及初始缺陷等影响船体加筋板结构受损之后承载能力的重要参数.结果表明:加强筋数量的增加对于提高加筋板结构在给定变形下的承载能力有利,板厚的增加并不能有效改善结构受损后的承载能力.     

高强方钢管轻骨料混凝土桁架加劲T型节点试验

为考察支主管间设置的加劲板构造和支主管截面宽度比对高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点破坏模式、承载力、连接区应力和应变的分布及演化等受力性能的影响,对加劲节点和常规节点进行了支管轴压静力加载试验.试验结果表明:高强方钢管轻骨料混凝土桁架T型节点的典型破坏模式有连接区主管受压上翼缘凹陷、主管腹板凸曲、主管弯曲、支管侧倾失稳、加劲板屈曲、支主管焊缝开裂和加劲板与支管焊缝开裂等.常规节点的承载力取决于支管根部及其焊缝的承载强度和连接区主管上翼缘的局部承压强度,其荷载-位移曲线形成流塑平台.加劲节点的承载力取决于包括加劲板扩散效应的支管根部及其焊缝的承载强度、连接区主管上翼缘扩散承压强度和加劲板屈曲强度,其荷载-位移曲线呈渐变上升趋势,没有屈服平台.加劲板明显提高了T型节点的承载力,加劲节点的屈服承载力和极限承载力较常规节点分别提高10.0%~40.0％和15.0％~48.3％,加劲节点的承载力随支主管截面宽度比的增加而提高.     

弹性地基上的加肋板分析——边界元和有限元法耦联

用无奇点边界元法处理弹性地基上的薄板；用有限元法处理加肋板上的肋梁（即格栅结构），根据弹性地基上的薄板与格栅之间的平衡与协调关系，将两种方法所建立的方程进行耦联，导出一组基本方程；求解板上选点的挠度和有关参数，进而求得板和肋梁的内力．本方法适于任意形状、多种边界条件以及不均匀地基上的加肋板．     

高强轻集料钢筋混凝土梁抗剪性能试验

为研究高强轻集料钢筋混凝土梁的抗剪性能,通过对10根高强轻集料混凝土梁和1根普通高强混凝土梁在集中荷载作用下的抗剪试验,研究了混凝土强度、配箍率、剪跨比等因素对构件抗剪强度的影响,分析了几种不同抗剪承载力公式的适用性.试验结果表明,高强轻集料钢筋混凝土梁斜截面破坏型态和普通混凝土梁相似;随着混凝土强度的提高,极限抗剪承载力提高的幅度较小;配箍率的提高,能提高极限抗剪承载力,但对斜裂缝的开裂和临界斜裂缝承载力影响很小.原规程JG J12-99中所规定的抗剪承载力公式不仅适用于普通轻集料混凝土,对于估算高强轻集料有腹筋梁的抗剪承载力也是适用的.     

薄壁加筋圆柱壳稳定性分析及优化

为了提高薄壁加筋圆柱壳的屈曲承载力,首先,对受轴压作用下的薄壁加筋圆柱壳进行了稳定性分析,在相同体积以及筋条截面尺寸固定的情况下,进行参数化建模,分析了筋条数目对失稳模态和屈曲承载力的影响;进而,以加筋圆柱壳屈曲承载力最大为目标,以纵向筋数目、蒙皮厚度以及筋条截面尺寸为设计变量,建立了加筋圆柱壳等体积下屈曲承载力最大的优化设计模型,用ANSYS APDL语言建立结构参数化分析流程,实现了结构的自动重分析,并采用遗传算法求解优化模型.结果表明:筋条数目对失稳模态和屈曲承载力有很大影响;筋条数目有一个合适的范围,加筋过少,结构的屈曲承载力低于等体积下不加筋光滑圆柱壳的屈曲承载力;加筋过多,随着筋条数目的增加,结构的屈曲承载力也呈下降趋势;通过求解优化模型,可获得最优的筋条数目及筋条截面尺寸,使圆柱壳的屈曲承载力得到显著提高.     

空气中纵向加肋混凝土圆柱壳的结构噪声辐射分析

城市高架轨道箱形梁产生以低频噪声为主的结构噪声对周边建筑物的安全、精密仪器的正常使用、沿线居民的日常生活等均造成了很大的影响。为探求轨道箱形梁结构噪声产生的机理,研究了空气中无限长纵向加肋混凝土圆柱壳。考虑流固耦合作用,利用波数域法和传递矩阵法研究了耦合系统的声辐射特性,并分析了观察点位置、外激励幅值、结构阻尼、纵向肋骨数量等参数变化的影响规律。结果表明：增加纵向肋骨的数量,可以有效降低混凝土圆柱壳的振动和结构噪声。可为实际工程中管道结构的减振降噪研究和轨道箱形梁结构噪声的理论研究提供基础。     

高强无腹筋梁抗剪承载力分析

收集了国内外134个集中荷载下高强无腹筋简支梁的抗剪试验数据,将实测承载力与中国国标GB50010-2010和美国的ACI318-08的预测结果进行了对比,结果表明:2国标准对于计算高强无腹筋梁安全度不够。GB50010-2010预测大剪跨比、有效截面高度偏大,纵筋率偏小的高强钢筋混凝土构件,可靠度偏低。