船舶搁浅于台型礁石场景下双层底纵桁上纵骨变形机理研究

以典型船舶双层底结构中纵桁上的纵骨为研究对象,运用塑性力学理论和数值仿真手段,讨论了纵桁上骨材在船舶搁浅于台型礁石场景下的变形过程和破坏机理。研究中应用LS_DYNA仿真模拟得到结构变形模态和能量耗散结果,在研究变形模态基础上建立底纵桁骨材塑性变形发展过程的数学模型。运用塑性力学理论求解纵桁上骨材变形吸收的结构变形能和平均变形阻力;同时,应用数值仿真结果进行验证。研究得到的纵桁骨材变形阻力和变形能解析计算公式,对船舶双层底耐撞性结构设计和耐撞性能评估都具有一定的指导意义。     

搁浅台型礁石场的船舶双层底肋板骨材变形机理研究

以典型船舶双层底结构中肋板骨材为研究对象,用塑性力学理论及数值仿真讨论肋板骨材在船舶搁浅台型礁石场时的变形过程与破坏机理。用LS_DYNA仿真技术模拟获得结构变形模式及能量耗散结果。在研究变形模式基础上建立肋板骨材塑性变形数学模型。用上限定理及MATLAB编程数值方法求解纵桁骨材变形吸收的结构变形能及平均变形阻力;用数值仿真结果进行验证。研究获得纵桁骨材变形阻力及变形能解析计算公式,对船舶双层底耐撞性结构设计及性能评估具有一定指导意义。     

船舶搁浅于台型礁石场景下双层底肋板骨材变形机理研究

以典型船舶双层底结构中肋板骨材为研究对象,用塑性力学理论及数值仿真讨论肋板骨材在船舶搁浅台型礁石场时的变形过程与破坏机理。用LS_DYNA仿真技术模拟获得结构变形模式及能量耗散结果。在研究变形模式基础上建立肋板骨材塑性变形数学模型。用上限定理及MATLAB编程数值方法求解纵桁骨材变形吸收的结构变形能及平均变形阻力;用数值仿真结果进行验证。研究获得纵桁骨材变形阻力及变形能解析计算公式,对船舶双层底耐撞性结构设计及性能评估具有一定指导意义。     

一种船舶舷侧外板骨材抗撞性能解析预报模型

以典型的船舶舷侧外板上的骨材为研究对象,运用塑性力学理论及数值仿真技术,分析了舷侧外板上骨材在遭受带有球鼻艏的船舶撞击场景下的变形损伤机理。研究中应用LS_DYNA仿真模拟得到舷侧外板上骨材的变形模态和能量耗散结果,在此基础上建立起骨材塑性变形的几何数学模型。运用塑性力学理论,获得舷侧外板上骨材在变形过程中的能量损耗和平均变形阻力的解析计算公式。研究中应用数值仿真结果进行验证。研究得到的舷侧外板骨材变形损伤的解析计算公式,对船舶舷侧抗撞性结构设计和耐撞性能评估都具有一定的参考价值。     

船底肋板在尖锐礁石搁浅场景下的受力分析

以船底肋板为研究对象,运用塑性力学理论及数值仿真技术,分析了船底肋板在尖锐礁石搁浅场景下的变形损伤机理。研究中首先应用LS_DYNA进行数值仿真模拟,得到船底肋板的变形模态,在此基础上建立起肋板塑性变形的几何数学模型。然后运用塑性力学理论,获得船底肋板在变形过程中变形阻力的解析计算公式,并通过数值仿真结果进行验证。研究得到的船底肋板变形损伤的解析计算公式,对船底耐撞性结构设计和耐撞性能评估具有较好的指导意义。     

楔形船艏撞击舷侧外板的结构响应分析

楔形船艏是船舶最常见的设计之一,船舶的舷侧结构遭受楔形船艏撞击事故时有发生,因而船侧外板结构的抗撞性能应予以足够重视。以船舶舷侧外板为研究对象,运用塑性力学理论和数值仿真技术,分析了舷侧外板结构在受到楔形船艏的撞击时的变形损伤机理;研究中应用LS_DYNA仿真模拟得到舷侧外板的变形模态和能量耗散情况,在此基础上建立起舷侧外板塑性变形的几何数学模型。运用塑性力学理论得到舷侧外板在变形过程中变形阻力的解析计算公式,经数值仿真验证其准确性;研究成果对船舶舷侧抗撞性结构设计具有指导意义。     

船舶碰撞搁浅中强肋框承受面内载荷时变形机理研究

以船舶碰撞与搁浅中强肋框构件为研究对象,用塑性力学解析理论研究强肋框构件承受面内载荷时的结构变形机理,并据板材面内受压变形时的新特点,提出新的强肋框板面内受压变形模式。在此基础上运用塑性力学理论推导出结构变形能、瞬时结构变形阻力及平均结构变形阻力的解析计算公式。利用已有试验结果对该解析计算方法进行验证。结果表明,该方法准确度高、解析计算方便,适用于船体抗撞性结构设计及船舶碰撞与搁浅事故风险快速评估。     

球鼻船艏斜撞船舶舷侧结构的变形机理研究

随着航行在海上船舶数量的增加,船舶碰撞事故发生的概率也逐渐增加。球鼻船艏是船舶常见的设计形式,目前,对于船舶正撞场景的研究明显多于船舶斜撞场景,然而统计数据表明,船舶斜撞事故发生的概率要高于船舶正撞事故。因此,针对球鼻船艏斜撞船舶舷侧结构开展了研究。研究中建立了符合球鼻船艏斜撞场景特征的舷侧外板拉伸变形模型、桁材变形模型以及横向肋板变形模型,运用塑性力学理论推导得到了这三种构件在斜撞过程中的变形阻力解析计算公式。此外,利用有限元软件LS＿DYNA进行数值模拟,验证了解析计算结果的准确性。该研究成果对于船舶舷侧结构耐撞性的评估具有较好的工程应用价值。     

强桁材结构在面内冲压载荷作用下的损伤变形机理研究

在遭遇碰撞搁浅事故时,船体强桁材结构常常会受到面内载荷的作用发生损伤变形。该文以强桁材结构为研究对象,通过开展准静态冲压试验及相应的数值仿真,分析强桁材结构在面内冲压载荷作用下的变形机理,并基于试验与仿真所观察到的结构变形新特点,提出强桁材面内受压时的变形模式。以此为基础,运用塑性力学理论,推导出结构变形能、瞬时结构变形抗力及平均结构变形抗力的解析计算公式,并将计算结果与试验结果进行比较验证。研究得到的结构面内受压变形能和抗力解析计算公式,可以快速评估事故载荷下结构的响应情况,对船体耐撞结构设计及抗撞性能评估具有一定的指导意义。     

船底板被圆锥形礁石撕裂变形的机理研究

研究搁浅场景中船底板撕裂变形机理,提出新的针对圆锥形剖面礁石搁浅场景下板材撕裂机理解析计算模型。该模型由摩擦、膜拉伸、弯曲及断裂等分析板材撕裂机理,并据塑性力学理论求出稳定状态下板材撕裂受力解析解;通过与Muscat-Fenech实验结果对比分析,验证该机理模型的准确性;利用LS_DYNA软件进行一系列典型船舶双层底结构搁浅于锥形礁石场景的仿真计算,所得搁浅力与利用等效板厚法计算的解析结果吻合良好。该研究对船底耐撞性结构设计、性能评估具有一定指导意义。     

船舶搁浅于台型礁石中的等效板厚法研究

给定油船双层底结构在具有较大接触面的台型障碍物上发生滑移的搁浅场景,利用等效板厚法对该过程的搁浅性能进行研究。Paik提出的等效板厚计算公式中,扶强材影响系数k是衡量扶强材的作用的重要参数。该文对扶强材影响系数k取值进行了全面深入的研究。通过有限元数值仿真技术进行研究,选取一个油轮舱段的双层底结构为研究对象,并建立了两个有限元模型：含有扶强材的模型与采用等效板厚法简化后的模型。利用数值仿真计算结果对比研究,确定了不同撞深和礁石角度条件下系数k的取值。研究成果为扶强材影响系数取值提供了计算依据,提高了等效板厚法分析船舶的搁浅性能的预报精度。     

预测船舶碰撞与搁浅结构动力响应的程序实现

该文介绍一个综合性解析计算程序,可用于预测船舶在碰撞和搁浅场景下的强非线性结构动力响应,包括结构变形阻力及能量耗散。解析计算方法具有使用方便,计算速度快,计算结果相对可靠的优点,易于工程应用。预测船舶碰撞与搁浅结构动力响应的程序包含两个模块,分别是船舶碰撞场景模块和船舶搁浅场景模块。船舶在碰撞和搁浅场景中,船体外板和内板等构件在外载荷作用下会出现弯曲、膜拉伸和撕裂的变形模式;船体桁材构件在外载荷作用下会出现弯曲和褶皱压溃变形模式。船体构件损伤失效所产生的结构变形阻力和能量耗散以解析的方式表达。此外,采用LS_DYNA程序开展数值仿真,验证解析计算程序的准确性和合理性。综合解析计算程序在结构设计阶段,对船体结构的耐撞性和船舶风险评估,都具有一定的工程应用价值。     

钢箱梁桥面板爆炸冲击响应数值模拟研究

大跨度缆索承重桥梁遭受恐怖爆炸袭击的风险比一般桥梁大。运用LS-DYNA非线性有限元软件,研究了箱包炸弹和小轿车炸弹（TNT当量10kg-500kg）桥面爆炸冲击作用下缆索承重桥梁钢箱梁正交异性桥面板的塑性变形、开裂与破口及耗能。结果表明：桥面板的主要耗能机制为盖板和加劲肋的塑性变形耗能,占爆炸输入能量的70%以上;加劲肋和横隔板对桥面板破口有约束作用,TNT当量为300kg-500kg时,纵桥向破口尺寸小于等于横隔板间距,并小于横桥向破口尺寸     

穿芯高强螺栓-端板节点方钢管混凝土框架抗震性能数值分析

为研究采用穿芯高强螺栓-端板节点的方钢管混凝土框架的抗震性能,基于一榀两层两跨方钢管混凝土框架的拟静力试验研究结果,利用有限元软件ABAQUS对试验试件进行了非线性数值分析。研究框架的破坏机制、延性、耗能能力及节点性能。在峰值荷载前,数值分析结果与试验结果吻合较好。对轴压比、节点端板厚度、加劲肋厚度以及高强螺栓预拉力等因素进行了分析。结果表明,框架滞回曲线饱满,具有良好的延性和耗能能力,节点在加载过程中未产生塑性变形。当框架柱的轴压比较小时,可形成理想的梁铰破坏机制。增大端板厚度和设置梁端加劲肋可提高结构的刚度与承载力,使框架刚度的退化趋于平缓。高强螺栓预拉力对框架性能无显著影响。     

带Z字形悬臂梁段拼接的装配式钢框架节点抗震性能试验研究

提出一种适用于装配式钢结构的带Z字形悬臂梁段拼接的梁柱节点。以滑移耗能的理念设计了基础试件,通过关键参数的变化得到六组试件。对六组试件进行了低周往复荷载作用下的试验研究,对节点的破坏模式和拼接区的滑移情况进行了分析,获得了节点的滞回曲线、骨架曲线、耗能能力、转动能力以及刚度退化等抗震性能。结果表明：带Z字形悬臂梁段拼接的梁柱节点属于半刚性连接节点,节点变形性能良好。节点能有效利用拼接区摩擦面滑移、螺栓和孔壁挤压以及板件屈服实现耗能。适当减少翼缘高强螺栓数目能有效提高节点延性性能和塑性转动能力。翼缘和腹板螺孔开大孔和使用三角形垂直加劲肋对节点的耗能能力和承载能力影响很小。     

Transverse impact of free–free square aluminum beams: An experimental–numerical investigation

A combined experimental–numerical analysis was performed to model transverse impact of free–free square aluminum beams loaded at different locations along their length. The applied impact load was obtained from tests carried out on a single Hopkinson pressure bar. The 3D elastic–plastic numerical simulations show that the plastic deformation, adjacent to the impact location, is due to combined dominant bending and stretching modes. Most of the plastic deformation is confined to the impact zone but some partial additional plastic hinges are observed to develop. The plastic strain magnitude and distribution near the impact zone are similar for all tested impact locations, but higher for the more symmetrical impacts. The conversion of impact energy into kinetic, elastic strain energy and plastic dissipation work is characterized for various impact locations along the beam. It is observed that symmetrical impact results in higher plastic dissipation and lower kinetic energy as opposed to unsymmetrical impact. Between 52% and 76% of the applied energy is converted into plastic dissipation energy.     

具有复位功能的阻尼耗能支撑滞回模型与抗震性能研究

在传统磁流体阻尼器基础上提出了一种具有复位功能的阻尼耗能支撑,对传统Bouc-Wen模型进行了改进,建立了适用于阻尼耗能支撑的恢复力计算模型,并在Simulink环境下对改进的双Bouc-Wen模型进行仿真分析,将仿真结果与支撑有限元模拟分析结果进行了对比;基于OpenSees平台,对改进的双Bouc-Wen模型进行二次开发,并对采用具有复位功能的阻尼耗能支撑和普通防屈曲支撑的9层Benchmark钢框架结构模型进行了抗震性能对比分析。结果表明,双Bouc-Wen模型仿真得到的滞回曲线与有限元模拟得出的滞回曲线吻合较好,可以很好地描述阻尼支撑旗形滞回特性,具有复位功能的阻尼支撑可有效减小钢结构的最大层间位移及震后残余变形,阻尼耗能支撑结构具备良好的可恢复性。     

高强钢框架-屈曲约束支撑体系抗震性能研究

针对高强钢结构在抗震设计中存在的结构延性差、刚度小的问题,提出了高强钢框架-屈曲约束支撑结构.为研究此类结构的抗震性能,对2个足尺单榀单跨单层试件进行了拟静力加载试验,观测了结构在水平往复荷载下变形特征与破坏模式,分析了结构及构件滞回曲线特征,探讨了试件强度退化、刚度退化、塑性变形、耗能能力以及钢框架和屈曲约束支撑的承...