不同扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验

为了研究矩形扶强材和削斜扶强材结构形式的某铝合金船体纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能，对此进行了试验研究。首先建立舱段结构的有限元模型（该目标船纵骨采用6082铝合金，其他部分采用5083铝合金材料），确定载荷工况并计算分析两种扶强材结构在相应载荷水平下的应力分布状态。在此基础上，设计并开展了实际板厚四点弯曲疲劳模型试验，获得了试验模型在不同载荷水平下的疲劳失效循环次数，并且根据试验测得数据得到了两种扶强结构形式的S-N曲线。试验结果表明矩形扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能优于削斜扶强材形式，该结论可为舰船上纵骨贯穿舱壁结构处节点形式的设计以及5083与6082铝合金焊接结构形式（T型焊接和趾端焊接）的疲劳强度评估提供依据。     

不同补板形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验研究

对嵌入式和搭接式补板形式的船体纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能进行试验研究。首先建立舱段结构有限元模型,确定载荷工况并计算分析两种节点形式在相同载荷作用下的应力状态。在此基础上,通过简化得到纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验模型。对两种形式的结构进行疲劳试验。试验结果表明嵌入式补板形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能优于搭接式,可为舰船上纵骨贯穿舱壁结构处节点形式的设计提供参考。     

船舶结构典型节点的优化分析

以船舶结构中的纵骨穿越强横梁和纵骨穿越扶强材2种典型节点为研究对象,以初步给定的1组设计尺寸为基准,在大型通用有限元软件ABAQUS中建立研究对象的有限元模型并进行计算,通过对不同补板形式和不同扶强材形式下节点应力的数值比较,研究局部结构形式对应力分布的影响,分析载荷作用下各节点形式的最大应力以及相互之间的应力变化百分比,从而给出了优化的节点形式,以供实际建造参考.     

T型扶强材在横向载荷作用下的侧向屈曲

考虑船舱进水导致船体梁的结构崩溃而发生沉没的事故中舱壁是一个关键的环节,通过能量法导出舱壁扶强材在侧向静水压力作用下的弹性屈曲的临界载荷公式,与有限元数值计算比较,证明文中计算公式的正确、简单、实用性。     

焊接缺陷对铝合金板架疲劳寿命影响的试验分析

[目的]为研究焊接缺陷对铝合金板架结构疲劳寿命的影响,[方法]首先,利用X射线对2种节点形式的铝合金板架试件焊缝部位进行拍照,筛选出含与不含焊接缺陷的铝合金板架,并通过对X射线图像的分析得到铝合金焊接缺陷的主要类型;然后,在不同载荷作用下,对含与不含焊接缺陷的2种铝合金板架试件开展疲劳试验,以获得铝合金板架的疲劳寿命;最后,运用ABQUAS软件建立含3种焊接缺陷的板架试件的局部仿真模型,分析和揭示含焊接缺陷板架结构失效产生的机理。[结果]试验结果表明:含焊接缺陷的试件失效是由于焊缝端部缺陷处出现裂纹,扩展后导致纵骨腹板发生断裂;而不含焊接缺陷的试件失效与节点形式有关,均是在循环载荷作用下纵骨面板失效产生疲劳裂纹,扩展到腹板后导致纵骨发生断裂。[结论]研究成果可为铝合金焊接结构的疲劳寿命评估及焊接缺陷对疲劳寿命的影响提供参考。     

板架扶强材的连续垮塌研究

建立了船舶结构板架扶强材连续垮塌的计算模型,推导船舶结构板架扶强材连续垮塌的最大屈曲利用因子公式。以某油船为例,在两种损伤模型作用下,计算出船底、内底板、舷侧板和甲板等处的屈曲利用因子,验证板架扶强材的连续垮塌。     

无顶凳槽形横舱壁附近甲板构件布置及型式优化

针对某MR型油船无顶凳槽形舱壁设计中,舱壁前后一档强框范围内甲板纵骨应力水平高,存在结构安全隐患的问题,基于有限元计算分析,通过多方案对比,探讨甲板结构布置形式对槽形横舱壁上端约束的影响,提出一种优化的甲板短纵桁布置方案及其端部连接型式,既可有效降低舱壁附近甲板纵骨的应力水平,又可解决短纵桁与纵骨连接处的疲劳问题。     

金属结构理论线标准的应用

介绍了《金属结构理论线标准》应用时的简便记忆方法 ,以及实际施工时在特殊节点情况下对该标准的应用 ,供有关人士参考将横舱壁上的角钢扶强材以其内缘为理论线。这样一来 ,舱壁扶强材的腹板就可以与甲板纵骨处在同一平面上 ,见图 3,既解决了肘板安装的困难 ,又使该处结构连接更加合理 ,从而增加了节点强度。图 1　某 5 4m石驳横舱壁与甲板的一个节点图图 2　以角钢外缘为理论线时的情形　　又如 :在检验另一条 4 8m石驳中 ,其甲板纵骨与横舱壁扶强材节点如图 4。此处 ,纵骨为⊥2 0 0× 875× 9。按理论线标准 ,应以靠近中心线的一边为理论线。横舱壁扶强材角钢折边朝向中心线 ,其理论线也就离开了中心线 ,此时 ,就出现了类似于上例的情形。虽然此时因纵骨为T型材 ,不致使肘板装配产生困难 ,但因腹板错开 ,节点也就明显不合理。所以 ,作者也提出了与上例同样的建议 ,被船厂工人采纳。需要指出的是 ,因该船有底纵骨L90× 90×10 ,还要注意将底纵骨的理论线也移到内缘 ,以保证与横舱壁扶强材之间节点的合理连接。类似情况 ,在船舶建造中时有发生 ,笔者认为 ,处理时 ,只要抓住主要矛盾 ,一切问题都可迎刃而解。3　结束语标准是经验的结晶、技术的升华、工艺的轨道、质量的验规。这句话给所有的标准作了系?     

船用铝合金板架结构典型节点的疲劳试验研究

本文针对船用铝合金板架结构典型节点的疲劳性能开展了试验研究。首先采用X射线对焊缝部位进行了拍照,获得了焊缝处的微观缺陷特征;然后进行板架的极限承载能力试验,得到板架的极限载荷水平;接着采用不同载荷水平进行反复载荷作用下的疲劳试验,获得了不同载荷水平下典型节点的疲劳寿命和破坏模式。试验结果表明:船用铝合金板架结构典型节点的疲劳寿命与测点应力呈双对数线性关系,即随着对数测点应力的增大,对数疲劳寿命呈线性下降趋势;而焊缝缺陷形式直接关系到节点的疲劳破坏模式与疲劳寿命。研究结果可为船用铝合金板架结构的承载能力评估与焊接工艺设计提供参考。     

两级交变载荷下船体结构典型节点疲劳试验研究

江海直达船属于浅吃水大型宽船,往复航经江段和海段,其疲劳问题不容忽视。将江段和海段载荷简化为小和大2级交变载荷,选取较为典型的船底纵骨贯穿横舱壁节点,通过对比试验探讨2级交变载荷对该船疲劳寿命的影响。试验结果表明,在试验工况下,变幅载荷中的大载荷是导致裂纹扩展的主要因素,小载荷的参与会降低大载荷作用下裂纹扩展的速率。采用等效应力法对变幅载荷下节点的疲劳寿命进行评估,发现采用Miner准则所得结果偏保守,采用均方根法所得结果偏危险,采用修正的Miner准则所得结果精度较高,推荐采用该方法评估2级交变载荷下船体结构典型节点的疲劳寿命。     

球扁钢穿孔节点工艺

在船舶结构中,球扁钢经常用作纵骨、肋骨、横梁和舱壁扶强材等骨架构件。这些构件在结构布置上往往与实肋板、强横梁,舷侧纵桁、甲板纵桁和水平桁材相直交,而需穿孔。一般纵骨架式的结构,在承受总纵弯曲方面较之横骨架式更加有效,因而被广泛采用。这就使得这类穿孔节点的数量大为增加。如我厂建造的一艘艉机型万吨级多用途出口货船(Sea Archetecture号)的货舱双层底等     

基于断裂力学的散货船外底纵骨疲劳寿命评估

基于断裂力学的疲劳裂纹扩展理论,按《散货船共同结构规范》确定疲劳载荷及计算工况,通过有限元应力分析对某散货船外底纵骨与横舱壁或横框架连接节点处进行疲劳寿命分析,并探讨了裂纹形状比对疲劳寿命的影响。研究结果表明,外底纵骨上远离横舱壁或横框架一侧的软趾端处的疲劳寿命比靠近横舱壁或横框架一侧的通焊孔焊缝趾端处的疲劳寿命要短,并且疲劳寿命随着裂纹形状比的增大而增大。     

超大型集装箱船纵骨贯穿孔的形状优化

基于在外板纵骨与横向肋板连接处的贯穿孔是疲劳裂纹的多发地带,以某超大型集装箱船为例,介绍了船体外板纵骨贯穿孔的受力状态,并基于谱分析方法,对该型船舭部外板纵骨贯穿孔结构进行了疲劳强度分析。通过比较不同结构形式贯穿孔的疲劳寿命和不同结构形式纵骨贯穿孔的优缺点,总结并提出了超大型集装箱船纵骨贯穿孔结构形式的设计要点。     

不同对接焊缝布置下舰体结构的疲劳强度和极限承载分析

舰船建造中焊接结构强度对船体结构强度分析有着十分重要的意义.对两种不同对接焊缝布置下的船体结构进行疲劳强度和极限承载能力分析.利用国际焊接学会推荐的焊接结构三维块体单元建模.运用Nastran软件计算拉伸和弯曲两种主要受载形式下的结构应力分布,参考有关规范中的S-N曲线对焊接结构进行热点应力疲劳分析比较.同时运用非线性计算软件ABAQUS分析结构在轴向拉伸和弯曲载荷作用下的极限承载能力.分析表明,舰船总段合拢中采用纵骨与板同一截面的对接形式,其结构性能与传统的纵骨与板交错布置的对接形式相当.     

不同型式液舱晃荡压力对比分析

对于液货船舶,航行过程中液舱晃荡不可避免,采用合理的液舱结构对减小液舱晃荡压力至关重要。基于传统的矩形液舱考虑在纵舱壁上添加不同宽度和数量的水平挡板及顶部削斜2种型式,建立了船舶液舱的三维模型,并利用Fluent软件进行三维液舱的晃荡压力计算,评估液舱结构型式对晃荡压力的影响。计算表明,在较高装载率下,通过合理设置挡板的数量和宽度,可以使舱内的晃荡情况得到优化,而顶部削斜结构型式由于减小了沿晃荡方向的舱体长度,可有效降低高装载率下的晃荡压力。     

小水线面双体船下潜体局部强度分析研究

本文针对小水线面双体船特有的下潜体结构,运用MSC.Patran软件建立下潜体有限元模型,参考英国劳氏船级社特种船规范中的设计载荷,对下潜体典型部位三舱段模型进行计算分析,并考虑了破损工况下的下潜体局部强度问题。计算结果表明,下潜体各舱室破损状态下的应力比健康状态下大,且下潜体船艏和艉部目标舱的应力比舯部略大,各目标舱中强扶强材、纵桁、横框架和横舱壁是应力较大的结构,在设计和建造时应重点考虑。     

腐蚀环境对6A01-T5铝合金焊接接头疲劳性能的影响

轨道交通铝合金车体结构在运行过程中不仅承受疲劳载荷的作用,同时也受腐蚀环境的影响.本研究开展6A01-T5铝合金挤压型材焊接接头腐蚀疲劳性能测试,对比分析腐蚀环境对焊接接头疲劳性能的影响.采用MIG焊对6A01-T5铝合金型材进行对接焊接,无损检测合格后,在6A01-T5铝合金焊接试板上取疲劳试样,分别在空气环境下和3.5%氯化钠腐蚀溶液环境下开展疲劳试验,得出S-N曲线并进行断口分析.结果表明：在应力比为0.1、空气环境下6A01-T5铝合金焊接接头中值疲劳极限为91.8 MPa,而3.5%NaCl腐蚀溶液下中值疲劳极限降低为57.3 MPa,疲劳性能下降了约37.6%,腐蚀溶液使6A01-T5铝合金焊接接头在焊缝处产生腐蚀坑,在循环载荷作用下形成裂纹源,加速接头疲劳性能下降.     

小水线面双体船下潜体局部强度分析

针对小水线面双体船特有的下潜体结构,运用MSC.Patran软件建立下潜体有限元模型,参考英国劳氏船级社特种船规范中的设计载荷,对下潜体典型部位三舱段模型进行计算分析,并考虑了破损工况下的下潜体局部强度问题。计算结果表明:下潜体各舱室破损状态下的应力比健康状态下大,且下潜体艏部和艉部目标舱的应力比舯部略大,各目标舱中强扶强材、纵桁、横框架和横舱壁是应力较大的结构,在设计和建造时应重点考虑。     

大跨度加筋板架优化设计研究

在大跨度双层甲板设计中,横向舱壁起到了代替强横梁支撑甲板板架的作用,相比于单层甲板设计可以减小主要构件的腹板高度。本文将横向舱壁简化为两端简支的大跨度加筋板架,使用有限元方法研究其在均布载荷作用下的响应。分析了板厚、扶强材尺寸和间距对结构强度和稳定性的影响,并讨论了以结构重量最小为目标的优化设计方法。     

6082-T6铝合金焊接接头软化模型的研究

6082-T6铝合金在焊接热循环的作用下不可避免地出现焊接接头软化.文中基于Al-Mg-Si系铝合金焊接热过程的析出相演变规律,建立了铝合金焊接接头软化模型.同时采用热模拟试验机模拟焊接接头微区热循环过程,测量微区的动态屈服强度,验证软化模型的准确性.研究结果表明,6082-T6铝合金随着热循环峰值温度的增加,材料的屈服强度降低,软化模型预测结果与试验结果非常吻合,平均误差率为8.5%.