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旨在了解箱型梁在极端循环载荷下的极限强度特性。利用非线性有限元方法来研究裂纹箱型梁的极限弯矩，分析了5种裂纹模型，探讨了裂纹类型、裂纹位置和裂纹长度的影响。考虑了两种载荷形式应用生死单元法对双向循环弯曲下裂纹扩展进行了模拟；并将由循环载荷引起的累积塑性损伤和疲劳裂纹损伤均考虑在内。无论单向循环还是双向循环，单裂纹模型的极限弯矩均小于双裂纹模型的极限弯矩；单边裂纹是最危险的裂纹类型。进一步分析了极端循环载荷下裂纹箱型梁的极限强度折减机理，得出了极限强度折减归因于这两种损伤的耦合作用的结论，并通过其他箱型梁验证了其适用性。 相似文献
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为了快速并有效地计算海洋平台等薄壁箱型梁结构的约束扭转极限承载能力,进行了薄壁梁约束扭转极限承载能力简化计算方法研究.基于塑性极限状态分析理论,提出了薄壁梁约束扭转极限状态应力分布假设,将薄壁梁视作为一系列由主要支撑构件和扶强材支撑的板格,推导了薄壁梁约束扭转极限承载能力上限的计算公式.应用非线性有限元方法验证了所提假设和计算公式的精度,将所提方法应用于箱型梁模型和半潜平台的约束扭转极限承载能力的计算分析,并与非线性有限元结果进行了比对,结果表明,本方法具有较高的精度,可用于海洋平台等薄壁梁的扭转极限承载力上限的估算. 相似文献
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开孔沉箱孔洞周围存在以三轴循环应力为特征的复杂承载区，其中混凝土损伤速度远大于单轴应力条件，局部疲劳损伤快速累积使结构整体承载能力迅速下降。考虑迎浪面入射波浪与消浪室内反射波浪的循环作用，针对开孔区域复杂应力状态下的疲劳损伤问题，基于不可逆损伤力学发展的数值计算方法模拟开孔板疲劳过程，得到循环荷载作用下不同类型开孔板的损伤演化历程，并计算损伤后整体结构极限承载力大小，通过综合对比孔洞损伤发展规律和结构极限承载能力，建立了疲劳作用下开孔沉箱极限承载能力判断依据。现有规范依据设计使用年限、波浪条件、作用效应组合等确定材料与结构强度，但并未充分体现开孔结构的优势与承载特点，在此基础上文中补充了开孔结构的优化设计以及实际寿命判断。 相似文献
4.
球柱组合壳是单壳体潜艇耐压船体结构的主要形式,其结构在极限载荷作用下的极限承载能力和变形是评估潜艇结构安全性的重要指标。 在试验模型基础上,根据三维实测初挠度数据建立含缺陷的球柱组合壳有限元模型,将极限强度计算结果与试验数据对比分析,结果表明:上述数值方法准确可靠,且缺陷的引入对于工程上潜艇结构的极限承载能力评估具有实际意义。 相似文献
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火灾中集装箱船剩余极限强度研究 总被引：2，自引：1，他引：1
采用ISO规定的火灾的标准温度—时间曲线建立船体结构的火灾模型。基于能量守恒原理建立热传导微分方程,计算热传导、对流和辐射对结构温度分布的影响。考虑火灾发生位置的差异性,分析得到着火区域的温度场。根据高温下钢材的力学性能,针对火灾发生位置的不同,利用非线性有限元方法,分析火灾对集装箱船剩余弯曲极限强度(中拱、中垂)的影响。结果表明,集装箱船不同位置发生火灾时,对船体结构极限强度的影响具有显著差异。船舱某一位置发生火灾时,对船体梁中拱和中垂极限强度的影响也分别不同。对集装箱船火灾的瞬态分析结果表明,火灾对船体梁极限强度的衰减作用主要发生在火灾发展过程中的前期,船体梁极限强度的衰减速度随火灾发展的时间逐渐减慢。 相似文献
6.
在环境条件和使用荷载作用下,高桩码头结构损伤和承载力降低是普遍存在的问题。在役梁板式高桩码头结构安全评估,是保证港口设施安全运行的必要措施。结构整体可靠度是结构安全评估的核心指标,但目前尚未建立结构整体可靠度计算的有效方法。基于非线性有限元数值模型,采用蒙特卡罗模拟技术确定了典型梁板式高桩码头结构整体极限承载力概率分布模型及其统计参数,研究了损伤位置、损伤程度和损伤数量等对极限承载力概率分布及其统计参数的影响,明确了无损结构整体极限承载力概率分布模型及其统计参数可用于损伤结构分析。将结构整体极限承载力作为结构抗力随机变量,采用一次二阶矩法计算结构的可靠指标,建立了一种在役梁板式高桩码头结构整体可靠度计算的有效方法。 相似文献
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已有的管道极限弯矩承载力解析方法忽略了截面的椭圆化变形,且假设管道截面达到全塑性抵抗力,这对于薄壁管道是不合理的。针对这些不足,在已有解析解的基础上,考虑管道截面塑性区的椭圆化变形以及管道轴向与环向材料的各向异性,推导了管道在内压、轴向力和弯矩联合荷载作用下的极限弯矩承载力解析解。并通过定义材料屈服后不同的广义模量,提出了管道极限弯矩承载力的上限解析解和下限解析解。在此基础上,研究了材料各向异性系数、径厚比以及初始荷载等参数对极限弯矩承载力上限和下限解析解的影响,并得到了一些有益的结论。 相似文献
8.
运行在恶劣环境中的海底管道,往往受到内压、轴力和弯矩等复杂荷载的联合作用。腐蚀会导致管壁局部变薄,降低管道极限承载力。为保证管道安全高效运行,准确预测和分析复杂荷载作用下的塑性极限承载力和变形行为就显得尤为重要。考虑大应变和大变形、应力强化和材料非线性,运用数值仿真软件建立腐蚀缺陷管道的三维实体有限元模型,在全尺寸管道破坏试验验证的基础上,对腐蚀管道在内压、轴向压力和弯矩相互作用下的失效模式和极限弯矩承载力进行了相关研究,并进行了腐蚀缺陷几何参数的敏感性分析。研究结果表明:初始内压和初始轴向压力会显著降低腐蚀管道的极限弯矩承载力,并且影响最终的失效模式;在腐蚀缺陷几何尺寸参数中,腐蚀宽度比腐蚀深度和腐蚀长度的影响更大。 相似文献
9.
大型集装箱船（LCS）具有较大的甲板开口，抗扭刚度非常低。在恶劣海况下航行时，大型集装箱船可能会遭遇斜浪的作用，此时船体将受到三向载荷的联合作用，水平波浪弯矩和扭转波浪弯矩可能会接近甚至超过垂向波浪弯矩，船体可能因发生组合变形而破坏。因此有必要研究大型集装箱船在三向载荷联合作用下的结构可靠性。在研究三向载荷联合作用下各维度极限强度的相互关系的基础上，提出了大型集装箱船的极限承载能力的可靠性评估方法，并对目标船在各浪向角下的结构可靠性进行评估。结果表明：目标船在0°浪向角下的失效概率最高；考虑水平波浪弯矩影响后目标船的结构可靠性有所降低；扭转波浪弯矩对目标船船中剖面的结构可靠性影响较小。 相似文献
10.
针对构件外表面局部区域遭受随机点蚀损伤的圆管截面,考虑点蚀随机特性的影响,建立包含点蚀坑细节的精细有限元模型;在多种腐蚀强度下,研究局部腐蚀的点蚀区分布位置(沿轴向和周向分布位置变化)及其形状(点蚀区长度和宽度独立或联合变化)影响轴压极限强度退化的规律;并比较局部随机点蚀与局部均匀腐蚀引起构件极限强度退化的差异。研究结果表明,尽管局部随机点蚀与最大初始几何缺陷的耦合作用会使极限强度的退化趋于严重,但是总体而言点蚀区分布位置变化对圆管极限强度的退化没有显著的影响。此外,同等腐蚀体积和腐蚀面积下,相比于长窄式局部腐蚀,短宽式局部腐蚀会引起更严重的极限强度退化,在严重腐蚀情形下后者导致的强度退化会高出25.5%;相比于局部均匀腐蚀,局部随机点蚀会导致更剧烈的极限强度退化,其不利影响可高出20.7%。 相似文献
11.
It is well known that pitting corrosion occurring on surface of hull structural plate will surely result in a significant degradation of the ultimate strength of the hull structural plate. This report aims at development of an assessing formula for ultimate strength of hull plate with pitting corrosion damage under the biaxial in-plane compression loading. The ultimate strength assessment model that is in terms of the corroded volume loss was deduced in theory, and which was then completed through numerical experiment by employing nonlinear finite element analyses for series of corroded plate models. Meanwhile, pitting corrosion in actual ship hull was analyzed and simulated, which ensured that all the assumptions for the finite element model parameters were in accord with the actual hull plate with pitting corrosion damage. Furthermore, the effects of plate slenderness, the linear factors at the plate edges and the ratio between the transverse and the longitudinal in-plane stresses on the ultimate strength reduction related to the corroded volume loss were discussed. The ultimate strength assessment formula being in terms of corroded volume loss developed in this research is expected to be applicable to assess the ultimate strength of the hull structural plate with pitting corrosion damage. 相似文献
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船舶与海洋结构在服役期间会遭受电化学和微生物侵蚀等多种腐蚀环境影响，加筋板作为此类结构的主要受力构件，其表面易产生不规则形态的点蚀，引起构件的强度退化。利用ANSYS有限元软件构建加筋腹板遭受随机点蚀损伤的加筋板有限元模型，研究带板长宽比、带板长细比、加筋长细比和腐蚀体积损失率对加筋板极限强度的影响。研究结果表明，加筋遭受同等腐蚀体积损失率下，带板长宽比变化对极限强度退化的影响很小，但带板长细比和加筋长细比变化产生的影响明显；带板长细比越大，极限强度退化越严重，而加筋长细比越大，极限强度退化反而越小。针对文中研究的加筋板，当加筋长细比为 0.2时，腐蚀体积率为14%的随机点蚀导致结构极限强度退化程度达到约14.0%。因此，加筋的随机点蚀损伤会显著削弱加筋板结构的极限强度，其影响不可忽略。 相似文献
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AbstractPile foundation is the most popular option for the foundation of offshore wind turbines. The degradation of stiffness and bearing capacity of pile foundation induced by cyclic loading will be harmful for structure safety. In this article, a modified undrained elastic–plastic model considering the cyclic degradation of clay soil is proposed, and a simplified calculation method (SCM) based on shear displacement method is presented to calculate the axial degradated capacity of a single pile foundation for offshore wind turbines resisting cyclic loadings. The conception of plastic zone thickness Rp is introduced to obtain the function between accumulated plastic strain and displacement of soil around pile side. The axial ultimate capacity of single piles under axial cyclic loading calculated by this simplified analysis have a good consistency with the results from the finite element analysis, which verifies the accuracy and reliability of this method. As an instance, the behavior of pile foundation of an offshore wind farm under cyclic load is studied using the proposed numerical method and SCM. This simplified method may provide valuable reference for engineering design. 相似文献
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It is inevitable that marine structures suffer from corrosion and extreme cyclic loading. In order to study the influence of corrosion damage and cumulative fatigue damage on mechanical properties of marine steel, high performance steel NV-D36 was analyzed under electrochemical corrosion and cyclic loading. It was found that corrosion damage can reduce the elastic modulus, yield strength, ultimate stress and ultimate strain of steel NV-D36. And it was also found that cumulative fatigue damage will increase the ultimate stress of steel NV-D36 and reduce the ultimate strain of steel NV-D36. The effect of double damage on mechanical properties of steel NV-D36 was coupled with these two kinds of damage. The Chaboche model parameters calibrated under incremental cyclic loading scheme can exactly describe the stiffness and peak stress of steel NV-D36. 相似文献
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复合加载下桶形基础循环承载性能数值分析 总被引：1，自引：0，他引：1
作为一种新型基础形式,吸力式桶形基础除了承受海洋平台结构及自身重量等竖向荷载的长期作用之外,往往还遭受波浪等所产生的水平荷载及其力矩等其它荷载分量的瞬时或循环作用。对复合加载模式下软土地基中桶形基础及其结构的循环承载性能尚缺乏合理的分析与计算方法。应用Andersen等对重力式平台基础及地基所建议的分析方法,基于软黏土的循环强度概念,在大型通用有限元分析软件ABAQUS平台上,通过二次开发,将软土的循环强度与Mises屈服准则结合,针对吸力式桶形基础,基于拟静力分析建立了复合加载模式下循环承载性能的计算模型,并与复合加载作用下极限承载性能进行了对比。由此表明,与极限承载力相比,桶形基础的循环承载力显著降低。 相似文献
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Estimation of Undrained Bearing Capacity for Offshore Soft Foundations with Cyclic Load 总被引：3，自引：0，他引：3
The degradation strength of soils under cyclic loading is studied and a method for deter-mining the cyclic degradation strength with cyclic triaxial tests is given in the paper.Furthermore,a dum-my static method for estimating the undrained bearing capacity for offshore soft foundation under waveloads is developed.It can consider the effect of the difference of cyclic stress for different parts of the foun-dation on both the degradation strength of the foundation soil and the bearing capacity so that the esti-mated result can better reflect the real condition of foundation under cyclic loading.The method can be ap-plied to plane and space problem. 相似文献
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AbstractIn this article, the degradation of the lateral bearing capacity of piles in soft clay subjected to cyclic lateral loading is studied numerically. A modified kinematic hardening constitutive model is employed to simulate the degradation of soft clay after cyclic loading. The modified model is verified by comparing the numerical simulation results with the results of centrifuge model tests. Furthermore, the modified model is applied to numerical simulations for evaluating the lateral bearing capacity of piles in soft clay subjected to cyclic lateral loading. The degradation of the lateral bearing capacity of piles in soft clay after different cyclic displacement levels and different numbers of cycles is investigated. The study reveals that the modified kinematic hardening constitutive model can effectively estimate the cyclic degradation behavior of piles in soft clay subjected to cyclic lateral loading. The degradation of the ultimate lateral bearing capacity progresses slowly with increasing cyclic displacement level for fewer cycles, and the degradation develops significantly at higher levels of cyclic displacement after applying a larger number of cycles. 相似文献