深水环境下潜艇舯部结构撞击强度数值分析

潜艇结构水下碰撞是潜艇的主要事故形式，也是船舶碰撞最为危险的状态之一。文中首先提出潜艇碰撞问题，对碰撞特征进行分析，然后针对某型潜艇舯部典型结构的撞击极限强度特性进行数值计算，结果显示，由于准静压载荷的附连耦合作用，随着静水压力的增加，潜艇舯部耐压壳体结构的防撞能力将大幅下降。而耐压壳体内部平台和舱壁结构将有效提高壳体结构的横向失稳临界应力，改善潜艇结构的径向耐撞能力。     

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。     

桥梁结构地震碰撞分析模型的碰撞刚度计算方法研究

针对桥梁结构地震碰撞模拟问题,文中分别推导了基于波动理论的直杆共轴碰撞模型和基于接触单元法的刚体碰撞模型中相应的最大碰撞变形的计算式,并基于二者相等的关系给出了Kelvin模型和Hertz-damp模型中相应碰撞刚度的计算方法,并对所建议方法的合理性和精确度进行了验证分析。研究结果表明,文中建立方法计算的Kelvin模型的碰撞刚度数值明显小于较短主梁的轴向刚度,这一点与以前学者基于实测数据分析得到的结论相一致。数值分析结果表明,相比以前的碰撞刚度计算方法,采用本文建议的方法确定Hertz-damp模型的碰撞刚度时,可以显著提升其碰撞模拟精确度。     

海上风电站遭遇船舶侧向撞击时的结构动力响应分析

海上风电站的抗撞特性是设计中必须考虑的要素之一。利用非线性有限元动态响应分析程序MSC.Dytran模拟了一艘5000吨船舶以不同速度侧向撞击海上风电站的动态过程,得到了风电站的结构损伤特性、碰撞力-撞深曲线、能量转化曲线及其它相关数据。根据数值仿真计算结果,分析了风电站的结构抗撞特性,并对撞击过程中风电站的结构变形特征以及撞击能量对风电站结构损伤的影响程度进行了探讨。     

温度对铁路桥梁刚度性能的影响分析

该文针对温度和铁路桥梁振动频率之间的关系问题进行研究,并分析温度对铁路桥梁刚度性能的影响。采用希尔伯特变换方法完成对铁路桥梁振动频率的采集,以此作为铁路桥梁刚度性能的表征参数。采用ABC方法代替贝叶斯方法完成温度和振动频率关系的估计。这种方法只需要少量的先验概率样本,并且可以根据先验概率样本逼近出后验概率样本,进而完成估计模型的构建。试验结果表明：在实验地,温度升高对铁路桥梁振动频率幅度有负向影响,对铁路桥梁振动频率相位有正向影响。     

半潜式平台结构抗撞性能研究

在分析显示非线性有限元基本理论和碰撞仿真关键技术的基础上,研究了半潜式平台在遭遇船舶正向撞击时的抗撞特性及其影响因素。模拟了整船与半潜式平台的碰撞,船首结构及半潜式平台立柱结构模拟为弹塑性材料,并考虑船舶与半潜式平台运动惯性的影响,定义了三种不同的碰撞场景,撞击船分别沿纵向、横向和斜向撞击平台立柱,获取了碰撞力——撞深曲线、各构件能量吸收和结构损伤变形等。重点讨论了半潜式平台立柱在不同撞击位置条件下的撞击特性,分析了影响结构碰撞性能的因素,包括结构特性和撞击位置,提出了改善半潜式平台抗撞性能的一些建议     

铝蜂窝结构的冲击动力学性能的试验及数值研究

通过分析蜂窝胞元中取出的Y型单元,推导了正六边形蜂窝胞元的相对密度计算公式,并分析了蜂窝的典型动态压溃过程;通过自制刀具切割蜂窝板得到了外径为西Φ100的三种规格(0.06 mm(胞元壁厚t)×4 mm(胞元边长l)×60 mm(试件高h)、0.06 mm(t)×6 mm(l)×30 mm(h)和0.06 mm(t)×10 mm(l)×50 mm(h))的蜂窝试件,并在标准冲击试验机上得到了它们在5m/s名义初始压溃速度下的应力-应变曲线;在保证与试验条件相同的前提下,简化蜂窝单元为Y型单元,辅以适当的边界条件,通过数值方法研究了此三种蜂窝试件的动态压溃过程,并将得到的应力-应变曲线与试验得到的应力-应变曲线作了比较,发现它们吻合的很好;最后将理论得到的弹性坍塌应力和塑性坍塌应力与相应的试验值和仿真值进行了对比,发现塑性坍塌应力的仿真值和试验值比较接近,而理论值则小于它们.最后结合蜂窝片标准冲击试验结果设计出可用于着陆缓冲装置着陆缓冲的蜂窝减振器,试验结果表明缓冲后加速度的试验值和设计值吻合的较好.     

基于等效刚度法的车体结构碰撞建模与参数优化

针对轨道车辆碰撞动态行为数值模拟效率低、耐撞性分析手段缺乏的问题,提出了基于等效刚度法的车体结构碰撞建模和参数优化方法.基于等效刚度法和简支梁弯曲应变能相等的原理,提出了中空型材截面梁等效为实芯截面梁后抗弯刚度相等的条件,推导了二者结构等效参数的求解公式,利用多岛遗传优化算法对等效参数进行了优化;详细对比了车体结构等效...     

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。     

阻尼器结构组成对碰撞阻尼性能的影响

研究阻尼器组成结构对带颗粒减振剂的碰撞阻尼器性能的影响,通过改变冲击器的直径和颗粒材料的类型,在一根悬臂梁上放置阻尼器,采用实验的方法获得各种成分组合条件下阻尼器的响应。结果表明,在带颗粒减振剂的碰撞阻尼器中,改变颗粒材料时,平均振幅降低率在72.7%~75.4%,高于不带颗粒时的62.7%;改变冲击器直径时,平均振幅降低率在72.1%~75.9%,远高于阻尼器中只有颗粒时的平均值33.3%。带颗粒减振剂的碰撞阻尼具有良好的减振性能,其减振效果好于传统的只带冲击器的碰撞阻尼器和只带颗粒的颗粒阻尼器;冲击器的直径和颗粒的材料类型对带颗粒减振剂的碰撞阻尼的减振性能影响均不大。     

基础刚度对高层建筑抗震性能影响研究

该文建立了可以同时考虑基础刚度与地下室周边土体约束影响的结构分析模型,给出了确定单桩竖向刚度的原则与计算周边土体弹簧刚度的方法。通过对21层、32层和43层剪力墙结构在7条地震波作用下的时程分析,考察基础刚度和地下室周边土体弹簧刚度对结构抗震性能的影响。计算结果表明,考虑基础刚度后,结构自振周期加长,层间位移角增大,楼层水平剪力与倾覆力矩略有减小,地下室外墙土体反力显著增大,桩顶反力变化幅度减小。对于矩形平面的建筑,考虑基础刚度对短边方向的影响远大于对长边方向的影响。随着建筑高度与高宽比增加,考虑基础刚度引起的各种结构效应随之增大。由于高层建筑的高宽比大,侧向刚度起控制作用,基础刚度对结构抗震性能的影响值得高度关注。     

船舶中压交流真空断路器结构抗冲击性能研究EI北大核心CSCD

船舶机电设备的抗冲击性能是考核设备战时生命力的重要指标。该研究采用冲击试验机试验和数值仿真方法研究了船舶中压交流真空断路器的抗冲击性能。研究结果表明:原样机在冲击试验后出现了由于结构变形引起的技术特性参数变化(断路器一相超程过小);样机模型的应力危险区域主要存在于底板和支撑底座,对该部分结构采用数值仿真方法(频域载荷)改进模型,改进后模型满足抗冲击性能要求;时域载荷作用下断路器模型的瞬态响应特性呈现为垂向响应较为剧烈,横向、纵向较为缓和,且在0.015 s内响应最为剧烈,于0.15 s趋于稳定;两种载荷作用下的模型响应结果较为接近,其中频域载荷应力值统计结果整体略大于时域载荷,选用频域载荷仿真计算更为保守。     

船舶-自升式海洋平台碰撞相似率研究

海洋平台作为海洋能源勘探开发的主要组成部分,是海洋油气探井、钻井、开采的主要作业基地。船舶碰撞致使平台结构损伤破坏一直是威胁海洋平台安全的主要因素之一,开展海洋平台碰撞性能研究,揭示平台结构在碰撞过程中的损伤变形机理,对提升平台安全性具有重要意义。评估平台结构耐撞性能最可靠的方法是实船碰撞试验,然而因其耗资巨大而不易开展。按一定相似关系进行比例模型试验成为现实条件下的首选。本文基于相似第二定理,运用量纲分析法推导船舶-自升式海洋平台碰撞过程中各物理量的相似关系,为平台碰撞模型试验的开展及试验参数的确定提供重要依据。结合有限元仿真技术,以平台典型的T型和K型管节点为研究对象,建立不同缩尺比下的简化碰撞模型,比较验证相似理论的可靠性。研究结果表明,缩尺模型在碰撞冲击载荷下的结构损伤变形、碰撞力和能量吸收等动态响应与实尺度模型结果一致性较好。本文研究成果可以为大型平台结构碰撞模型试验设计提供技术支撑。     

角柱刚度对筒体结构受力性能的影响

本文针对框筒结构受力特征，着重讨论了角柱的影响，文中通过空间通用有发元方法分析了不同长宽比，不同角柱的框筒结构，得到了一些有益的结果，可供实际工程设计参考。     

防撞梁结构设计与碰撞性能研究

目的 研究汽车防撞梁材料选择和结构设计对汽车安全性的影响。方法 通过对汽车防撞梁的概念及特性进行总结归纳,并比对不同材料和不同结构的防撞梁对其安全性的影响,并通过仿真模拟探究不同材料下的碰撞性能。结果 结构最优情况下,增强竹纤维复合材料防撞梁在其碰撞测试过程中表现出位移较低且修复性能较强等特性。结论 该结果表明了增强竹纤维复合材料具有较好的保护性能,增强竹纤维复合材料相较于其他传统材料而言具有可降解的优异特性和良好的可回收性,为现代汽车设计提供了良好的参考建议,有利于汽车工业的良性发展,也有助于进一步提升整车的安全性能。     

泰州大桥中塔墩防船撞研究

泰州大桥主墩位于航道边缘,可能遭受船舶的撞击。为保护大桥,综合考虑多种因素研究大桥中塔墩防船撞方案。针对泰州大桥三塔悬索桥型,结合通航船舶规划、桥梁参数、桥墩基础特点,开展防撞研究,提出针对性防撞方案,进行防撞特性计算分析,确定防撞方案的技术、经济特性。通过有限元数值仿真技术,研究泰州大桥在船舶撞击下的安全性和防撞方案的有效性。     

凹槽结构对 PET 瓶轴向承载性能的影响

以一典型PET瓶为研究对象,建立了其结构模型,利用ANSYS加载垂直载荷时,基于屈曲分析得到了PET瓶的理论轴向压溃载荷和临界点的变形。试验测定了该PET瓶的轴向压溃载荷,进行了理论与试验比较。结果表明,理论值与试验结果误差小,验证了理论分析的有效性。利用ANSYS分析进一步研究了不同环状结构、不同尺寸和不同分布等对瓶轴向承载能力的影响,并分析了其变形特点。     

时效工艺对汽车用6061铝合金型材压溃性能的影响

本研究采用电子万能试验机、扫描电镜等手段研究了不同时效温度(120～220℃)对汽车用6061铝合金型材塑性变形行为的影响.结果表明:当时效温度为120℃时,材料具有约22％的综合延伸率(A50),其中均匀延伸率(Ag)为20％,表现出显著的韧性断裂特征,且断口形貌中存在小部分大而深的韧窝.而当时效温度为160～180℃时,材料强度升高的同时其延伸率(A50和Ag)逐渐降低至9％以下,断口韧窝形貌特征小而浅.随着时效温度的进一步升高,材料的综合延伸率逐渐回升,而均匀延伸率则趋于稳定,两延伸率差值显著变大,拉伸试样逐渐出现强烈的颈缩现象,断口形貌则以大而深的韧窝为主.虽然高均匀延伸率的欠时效试样与出现强烈颈缩的过时效试样都表现出良好的压溃性能,但是强颈缩试样更优.     

低支承刚度谐振式轨道减振器对轨道性能的影响

轨道和钢轨振动引起的环境问题是影响城市轨道交通发展的主要问题之一,轨道减振器是目前轨道系统采用的主要减振措施之一,低垂向刚度减振器在保证了良好隔振作用的同时可能增加钢轨的振动,而谐振式减振器可以降低此影响。本文采用数值仿真方法,首先与在线实测数据进行拟合,采用与实测数据一致的轨道参数建立车辆-轨道-地基模型进行动力学计算,结果表明,谐振式减振器可降低轨道道床及地基振动的同时有效降低钢轨振动,包括pinned-pinned共振频率附近的振动,从而抑制钢轨波磨的产生。     

温度对结构陶瓷弯曲性能的影响

通过四点弯曲还试验方法，初步讨论了Ａｌ２Ｏ３和Ｓｉ３Ｎ４两种陶瓷材料高温下弯曲性能与温度的关系。试验发现，Ａｌ２Ｏ３材料在１０００℃以下，强度变化不明显，但随温度进一步升高，强度明显下降，Ｓｉ３Ｎ４材料在高温下具有明显的塑性变形能力。