船舶气囊下水安全性评估方法研究

气囊下水是船舶下水的一种创新方式,但是气囊下水过程中船体强度和气囊的安全性还没有定量的计算方法.近年采用气囊下水的船舶重量不断增大,下水安全性问题日益突出.本文考虑气囊刚度的非线性、下水过程中船体的力平衡条件等,提出了一种基于全船结构有限元分析的船体结构和气囊安全性评估方法.研究的内容和结果是紧密结合工程实际的.(1)考虑气囊压缩变形的非线性,研究了一种预报气囊刚度的有效方法;(2)基于弹性下水理论,研究了一种考虑弹性基座刚度非线性变化的船体梁运动和受力的计算方法;(3)提出了直接采用全船结构有限元分析计算船体结构应力和气囊受力的方法;(4)对某型实船进行了气囊下水的安全性分析,并与文献的结果进行比较,验证了气囊下水工艺的优越性和本文建议方法的准确性.     

气囊爆破失效极端情况下船舶气囊下水安全性研究

气囊下水已经成功用于7万吨级船舶的下水,但由于下水过程中气囊变形情况不可控,下水过程仍然存在相当的风险。借鉴船舶滑道纵向下水力学理论,针对气囊特征进行改进,引入船用气囊的承压变形本构关系等,建立了船舶气囊下水过程的动力学模型,实现了气囊支承力及船体变形量实时计算。还对多气囊产生的非线性支承力分布、入水气囊的支承力计算、气囊与船体间的摩擦系数等关键问题进行分析研究,编制了相应程序;对下水过程中可能的气囊破坏极端情况进行了模拟计算,研究了气囊爆破失效对下水过程安全性的影响。     

下水过程中气囊承载接触变形数值分析

文章建立了气囊、船体及船台的接触有限元模型,采用超弹性本构模型模拟囊体材料特性,分析了在下水过程中三维承压气囊非线性接触变形特征,并对某大型散货船气囊下水过程中的危险工况进行分析,总结了典型船体形状对气囊承压变形的影响,修正了下水过程中典型气囊承载的极限变形量,可用于指导下水实践。     

船舶气囊下水安全性实测研究

通过对6艘万吨级以上船舶气囊下水过程中船体钢板的结构应力、气囊动态压力、船舶倾角、下水水位等数据的实际测量和分析,船舶气囊下水由于受船台参数、船舶自重、气囊分布、下水水位等因素的影响,对于2万吨左右及以上船舶采用气囊下水,可能存在由于船体结构应力过大发生钢板变形等影响船舶安全的情形发生,但可通过合理设计下水方案,减小船舶下水过程的艉落角度,选择较高的下水时的水位,适当增加气囊个数,从而减小船体钢板结构应力,减小气囊压力,增加船舶下水过程的安全性。     

船舶气囊下水过程结构应力变化的测试与分析

为研究船舶重力式气囊下水过程对船体结构应力的影响,采用动态应变仪对某21,500t散货船在下水过程中的船底及上甲板应力变化分别进行了测试,测试点布置在船中附近,设置同步信号进行采集;同时,用倾角仪对下水过程中船体纵向角度的变化进行了记录;测试结果表明:该船舶在气囊下水过程中,发生了艉落现象,船体局部出现应力较大区域.采取局部结构加强、延伸船台长度、改变船台坡度及船台改造成半潜等措施可以提高大吨位船舶气囊下水的安全性.     

船舶纵向气囊下水宽支座弹性计算方法初探

本文介绍了船舶纵向气囊下水的气囊运动机理，构建了船体与气囊受力模型，并将船体、气囊与船台假定为串联弹簧体系，提出了船舶纵向气囊下水宽支座弹性计算方法。     

气囊下水的安全性研究

以5艘2万吨级的散货船气囊下水的测试和计算为基础,针对气囊下水过程中可能发生的三类事故,气囊爆裂引起下水事故,下水过程中船体结构损伤,下水船舶对环境或环境对下水船舶构成的损伤,分别进行了安全性研究,提出了船舶气囊下水安全性标准。     

船舶气囊下水的理论与实践

<正>3.4.6气囊在下水过程中压力的变化3.4.6.1气囊压力测试在下水过程中气囊既不充气也不放气,但由于船体行进一段距离后,各个气囊与船体的相对位置发生了变化,船底离开地面的高度和船体纵倾姿态都发生了改变,导致气囊内部压力也产生了变化。因此为了掌握气囊压力变化规律,有必要对其进行实船测试。浙江工业大学把无线遥测压力仪表装在气囊上(图80),对几艘实船后部气囊的压力做了测     

船用气囊下水技术研究

为有效保证船用气囊下水过程安全可控,气囊下水技术的理论研究正在进行.文章总结当前在囊体的复合材料特性、非线性接触下承载能力、下水动态过程分析和气囊与船体结构耦合作用等气囊下水技术方面的研究成果,提出尚待解决的下滑过程稳定性、气囊抗冲击和爆破力学模型等方面的问题,并指出下一步的研究方向和可能的研究路线.同时,分析气囊在大桥护栏、海上围栏和浮式防波堤等方面的应用前景,为提高气囊下水的可靠性,并将其推广到类似海上充气结构中提供参考.     

19200 DWT散货船气囊下水计算

根据船舶静力学原理,编制船舶气囊下水静水力计算程序,进行19 200 DWT散货船的气囊下水计算;采用非线性有限元程序,进行该船气囊变形和总纵弯矩计算,验证了自编程序的正确性;采用有限元程序,进行下水过程的船体应力分析,并获得船底板的最大应力.最终证明了该船气囊下水的安全性.     

大型船舶采用气囊上下水工艺安全对策研究

船舶气囊上下水工艺是一项具有我国自主知识产权的创新技术,20多年的发展实践,证明这项技术具有低成本、低消耗、无污染、高效率、高可靠性、机动灵活的特点。以目前的技术水平,只要严格执行操作规程,下水2万吨级以下的船舶已安全可行。市场的需求和技术的发展希望在更大型的船舶上采用气囊上下水工艺,针对大型和超大型船舶采用气囊上下水工艺中存在的不确定因素,从技术和管理的角度提出对策,以求促进此项技术的健康发展。     

Ultimate strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads part 1: Nonlinear finite element analysis

This paper is the first of two companion papers concerning the ultimate hull girder strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads. In the midship part of container ships, upward bottom local loads are usually larger than the downward ones. This leads to the increase of biaxial compression in the outer bottom plating and the reduction of the ultimate hull girder strength in the hogging condition. In this Part 1, the collapse behavior and ultimate strength of container ships under combined hogging moment and bottom local loads are analyzed using nonlinear finite element method. Buckling collapse behavior of bottom stiffened panels during the progressive collapse of a hull girder is closely investigated. It has been found that major factors of the reduction of ultimate hogging strength due to bottom local loads are (1) the increase of the longitudinal compression in the outer bottom and (2) the reduction of the effectiveness of the inner bottom, which is on the tension side of local bending of the double bottom. The obtained results will be utilized in the Part 2 paper to develop a simplified method of progressive collapse analysis of container ships under combined hogging moment and bottom local loads.     

600t起重船结构强度有限元分析

本文建立了某起重船起重结构的有限元模型。通过有限元计算,在其建造和结构强度测试之前,初步核算其结构的强度能否满足作业的要求,为结构设计提供参考。本文介绍的计算,可供起重船设计人员在设计起重船结构时参考使用。     

A numerical investigation into strength and deformation characteristics of preloaded tubular members under lateral impact loads

This paper presents the results of a numerical investigation into the structural behaviour of preloaded tubular members under lateral impact loads by means of finite element method. The lateral load represents a statically modelled impact from collision between tubular member and a solid rectangular indenter. Three different kinds of end conditions have been applied to the model and the effects of boundary conditions are investigated. Also, the effect of preloading on the buckling strength as well as the ultimate strength for laterally impacted tubes is assessed and it will be shown that preloading and position of applying force directly affect these strengths. In other words, by increasing in the amount of preloading, ultimate strength reduces and member tends to collapse under lower amounts of loads. The influence of the position of applying lateral load has also been addressed and relevant results will be discussed. In order to verify the performance of numerical model, the results have been examined against an available experimental test.     

船舶气囊下水运动受力计算与校核

在气囊下水过程中,如何计算气囊受力变化情况,保证气囊下水的安全性一直是一个亟待解决的课题。分析了船舶气囊下水过程,研究了在移船过程中气囊布置数量、间距、所受压力以及承载力的变化,并以某型船为例,进行了气囊受力计算,校核了气囊压力,论证了下水的安全性。     

环境烈度因子在FPSO船体梁强度评估中的应用

由于作业方式不同,用于计算FPSO与不限定航线条件下船舶设计载荷的规范计算公式不一样,如何将现有的关于普通海船的规范用于FPSO的设计评估是FPSO研究中的关键问题.基于现有常规钢质海船规范,文章采用环境烈度因子(ESF)对用于计算运营于无限航区船舶设计载荷的规范公式进行修正,将修正后的公式作为FPSO设计载荷的计算公式.利用所得FPSO载荷计算公式计算某30万吨FPSO设计载荷,并采用薄壁梁理论对船体梁强度进行校核.将校核结果与未经ESF修正的船体梁校核结果进行比较,发现未经ESF修正的船体梁校核结果明显偏大.同时,采用薄壁梁理论进行船体梁剪切强度评估,可以避免建立全船有限元模型.     

Ultimate strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads,Part 2: An extension of Smith's method

This paper is the second of two companion papers concerning the ultimate hull girder strength of container ships subjected to combined hogging moment and bottom local loads. The nonlinear finite element analysis in Part 1 has shown that local bending deformation of a double bottom due to bottom lateral loads significantly decreases the ultimate hogging strength of container ships. In this Part 2, extending Smith's method for pure bending collapse analysis of a ship's hull girder, a simplified method of progressive collapse analysis of ultimate hogging strength of container ships considering bottom local loads is developed. The double bottom is idealized as a plane grillage and the rest part of the cross section as a prismatic beam. An average stress-average strain relationship of plate/stiffened plate elements employed in Smith's method is transformed into an average stress-average plastic strain relationship, and implemented in the conventional beam finite element as a pseudo strain hardening/softening behaviors. The extended Smith's method is validated through a comparison with nonlinear finite element analysis.     

半潜式平台极限强度可靠性研究

极限强度是半潜式平台海洋环境适应能力的显示指标,由于承载能力和环境载荷具有明显的随机性,应基于极限强度并采用可靠性方法评价平台结构安全性.文中首先阐述了解析方法和简化方法的基本步骤和关键问题,并对某目标平台总纵极限强度进行了比较研究,然后基于三维势流理论和Morison方程对生存工况下的目标平台垂向波浪弯矩进行了预报,最后基于极限强度建立了半潜式平台可靠性计算模型,并对目标平台结构可靠性和目标可靠度进行了分析.研究结果表明,简化方法和解析方法可用于半潜式平台极限强度计算,半潜式平台中垂状态结构安全性值得关注,可靠性分析结果可用于指导半潜式平台结构设计.