LNG船舷侧碰撞损伤场景下的极限强度研究

液化天然气(LNG)船的船体极限强度是衡量其安全性及环境适应性的重要指标。LNG船在受到撞击损伤后的安全性,不仅取决于船体结构的剩余极限强度,还取决于其围护系统中的绝缘箱能否在船体损伤状态下承受结构变形所引起的应力载荷。利用有限元数值仿真技术和ABAQUS软件,建立LNG船液舱围护系统以及舱段的有限元模型,模拟LNG船舷侧受撞击场景。在碰撞损伤基础上,对含有液舱围护系统的LNG船舱段开展极限强度研究,获取LNG船舱段结构的极限承载能力。研究发现在船体达到极限强度状态之前,液舱围护系统不会失效。     

双燃料PCC船LNG燃油舱破舱强度计算研究

双燃料汽车运输船(PCC)一般要求在破舱情况下还能保证LNG燃油舱的完整性,但由于PCC船具有破舱吃水远远大于设计吃水的特点,导致LNG燃油舱在破舱时将会承受非常大的水压,目前各船级社规范均没有对这种情况给出明确的计算要求和计算方法。文章提出一种采用NAPA读取破舱吃水并拟合得到相应的最大破舱吃水,从而确定破舱载荷的方法 ;以某双燃料PCC船为案例,利用有限元分析方法对该PCC船的LNG燃油舱在破舱下的结构强度进行计算。经验证,该船的LNG燃油舱结构强度满足要求。     

LNG船舷侧碰撞损伤场景下的极限强度研究

利用有限元数值仿真技术和ABAQUS软件,建立LNG船液舱围护系统以及舱段的有限元模型,模拟LNG船舷侧受撞击场景。在碰撞损伤基础上,对含有液舱围护系统的LNG船舱段开展极限强度研究,获取LNG船舱段结构的极限承载能力。研究发现,在船体达到极限强度状态之前,液舱围护系统不会失效。     

独立B型LNG船液舱结构晃荡强度研究

采用直接计算法对170 000 m3LNG船的液舱晃荡强度进行评估。建立独立B型LNG船液舱有限元模型,按DNV相应规范计算晃荡载荷并进行结构安全评估。通过使用块单元和接地弹簧单元分别对垫块进行模拟,对比液舱结构在相同晃荡载荷作用下的响应,研究这2种模拟方式对独立B型LNG(SPB型)液舱结构晃荡强度分析的影响。分析结果可为独立B型LNG船(SPB型)的液舱结构晃荡强度评估、液舱结构优化提供有效依据,对同类LNG船的设计开发具有参考意义。     

LNG船液舱围护系统结构极限承载力研究

在船舶尺度和营运状态与传统条件发生很大变化的情况下,大型液化天然气船(LNG)液舱晃荡研究显得尤为重要。本文首先介绍了LNG船液舱围护系统的结构特点,然后以15.68万立方LNG船液舱围护系统结构为对象,采用非线性有限元方法计算其极限强度,并比较分析3种边界条件下的结果,最后用试验和解析公式验证本文方法是可行的,适用于工程设计。     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大.对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺.本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度.提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式.研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度.     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究（英文）

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大。对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺。本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度。提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式。研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度。     

含裂纹损伤的舱段剩余极限强度研究

在船舶服役过程中船体结构经常会受到外部载荷因素产生裂纹,而降低船舶结构的承载能力。一直以来船舶研究者对含裂纹结构的强度研究都很重视。随着船舶设计理念的不断更新和船舶建造材料的突破,有关船舶上裂纹损伤的研究也越来越多。本文使用有限元分析方法以舱段结构为研究对象,考虑结构尺寸和裂纹特征的影响,开展含裂纹损伤的舱段剩余极限强度研究,获得了相关结论。根据得到的有限元结果,基于准牛顿法(BFGS)和通用全局优化法,提出了在弯曲、扭转荷载分别作用下考虑厚度影响的含裂纹损伤下的舱段结构剩余极限强度评估公式,为具有缺陷情况下的舰船用舱段结构剩余极限强度提供评估依据。     

CSR-H对3.5万吨散货船的影响评估

以3.5万吨散货船实船为例,主要通过SDP规范计算和DSA有限元计算,校核CSR-H对该船结构尺寸和质量的影响。在规范计算方面,主要核算不同工况下的轻货舱、重货舱/风暴压载舱的弯曲强度、剪切强度、极限强度和剩余强度对主要结构尺寸的影响。同时,对重货舱同时兼做风暴压载舱第三货舱的所有区域进行屈服强度评估和屈曲强度评估。     

核发电船堆舱破损状态极限强度分析

对于核发电船而言,考虑到核反应堆的安全性问题,船体结构即使发生破坏,也要保证整体的强度,所以有必要针对破损后的船体梁进行极限强度分析。在船体剩余极限强度分析中,核反应堆舱所处舱段的极限承载能力是整个核发电船极限强度分析的关键。文章研究的重点集中在核反应堆舱段,在该舱段选取危险剖面进行剩余极限强度分析。同时,采用中和轴偏转的Smith方法对反应堆舱段进行破损船体极限强度计算,并结合HCSR规范对其进行评估。根据该核电船作业海域的海况资料,对其遭遇的波浪载荷进行长期极值预报,进而得出该船破损情况下的设计极限弯矩。结果表明,该船的设计极限弯矩满足规范中的要求,为基于规范的特定海域中的特定船型剩余强度评估提供参考。     

中小型LNG船货罐鞍座及附近船体材料分布研究

C型独立液货罐是中小型LNG船的主要液舱形式,属于半冷半压式容器。由于贮存LNG的液货罐处于低温状态,且因与船体相连的鞍座支撑,在鞍座及附近船体上就会形成温度梯度,故有必要对鞍座及附近船体结构进行温度场分析,以确定其材料分布。提出了对该C型独立液货罐鞍座及其附近船体结构热分析的方法,认为鞍座及其附近船体处在低温液货、海水与空气3种流体介质中,通过船体与3种流体的对流换热及其与层压木之间的热传导达到热平衡。借助ANSYS有限元软件,给出有限元热分析模型的简化和对流载荷的施加方法,以确定鞍座及其附近船体结构的温度场分布,结合材料的最低许用设计温度确定鞍座及附近船体结构材料的合理分布,以防止材料发生低温脆性破坏,并给出具体实例。     

液化天然气船船体极限强度分析

分别运用基于非线性有限元法的通用软件MSC/Mare以及基于逐步破坏法的自编程序SUS对1艘液化天然气(LNG)船的船体极限强度进行分析.探讨了LNG船船体极限强度计算的思路和方法,并将两种方法对该船的船体极限强度计算结果进行比较分析.结果表明,利用MSC/Marc程序对LNG船进行船体极限强度分析的结果与简化方法(SUS)的结果相近,并得出了一些有价值的结论.     

散货船隔舱重载下极限强度简易计算方法研究

散货船在装载矿石等重货时,通常只装载在奇数货舱内,这就是所谓的隔舱重载工况。在这种工况下,中间舱的双层底结构除受到总纵弯曲作用外,还会受到邻舱重货引起的局部弯曲作用,而且该局部弯曲的作用会降低中拱状态下船体梁的极限强度。文章提出了一种简易计算方法,顶边舱结构和底边舱结构可以看作两根梁,双层底结构可视作正交异性板,运用双梁理论和正交异性板理论可推导出局部弯曲的影响。然后,考虑该局部弯曲的作用,用Smith法计算船体梁的极限强度。最后,将文中方法计算的结果与FEM结果进行比较,并对结果进行了分析。     

“木兰”船体分段拖航过程中折断事故分析

以"木兰"船体分段拖航折断事故为工程案例,分别采用许用应力设计法、极限状态设计法两种分析方法对该船体梁强度进行校核,分析舱室进水对设计载荷的影响。结果表明:基于有限元的极限状态分析方法能够准确地得到结构极限承载能力,其损伤模式及过程与事故吻合较好,是可靠的事故分析方法。该船体分段在6级风浪载荷下的极限强度满足规范要求,但舱室进水严重恶化了中垂情况下船体梁的受力状态,最终导致了船体中垂折断事故的发生。     

纵向箱型梁舱段极限强度试验研究

极限强度是船体结构设计中的重要指标,试验研究是船体纵向极限强度的重要方法.纵向箱型梁是一种已运用在国外舰船上的新型结构型式.鉴于目前国内对此类结构型式的试验研究还不够充分,本文对此型式的舱段模型进行极限强度试验,观察并记录其崩溃过程.应用逐步崩溃法和非线性有限元数值方法进行模型极限强度预报.试验结果证实了极限强度理论计算方法的可靠性,其中国际船级社协会推荐的MARS2000软件的计算结果略偏保守.本试验可以为纵向箱型梁的结构设计提供参考依据.     

新型液化天然气船液货围护系统传热模型及蒸发率计算

分析了一艘170000m3新型液化天然气船的船体结构,通过合理和必要的简化,建立了液货围护系统的传热模型。分别使用解析方法和ANSYS Fluent软件数值模拟方法计算了在不同绝热层厚度条件下的液货舱漏热量,得到不同条件下液货围护系统的温度场分布情况以及液货蒸发率。得出以下结论:综合考虑两种计算方法的计算结果,为了满足在不同工况下航行时液货的日蒸发率不能超过0.1%的要求,绝热层的设计厚度应不小于450mm。     

Experimental and numerical investigations of the ultimate torsional strength of an ultra large container ship

Structures of ultra large container ships (ULCS) are characterized by large deck openings and low torsional rigidity. It is essential to comprehensively figure out their collapse behaviors under pure torsion with both model experiments and numerical simulations, making an evaluation of their ultimate torsional strength. In this paper, a similar scale model of a 10,000TEU container ship has been designed and manufactured first, in which both geometric similarity and strength similarity are taken into account. Next the collapse behaviors of the test model are detailedly illustrated with both experimentally and numerically obtained results. Then discussions on warping or shear buckling deformations involved in the collapse process of the structure are conducted with extended numerical simulations. Finally, the ultimate torsional strength of the true ship is evaluated according to the similarity theory. Results show that it is the yielding and shear buckling of the side shells that causes the failure of the hull girder under pure torsion. Further nonlinear finite element analysis demonstrates that it may either have warping or shear buckling deformations in the torsional collapse process of the hull girder with a large deck opening, depending on the local rigidity distribution of side shells, which has a significant effect on the ultimate torsional strength of the hull girder.     

焊接残余应力对深潜器耐压球壳承载能力的影响

耐压球壳通常采用焊接方式将两个半球壳连接成整球,在焊缝处产生的接近材料屈服强度的焊接残余应力对球壳的承载能力有多大的影响,是否需要做焊后消除残余应力处理,将直接影响球壳的安全性和生产成本。而现有对球壳极限强度计算,无论是理论计算还是数值计算,均只考虑了球壳初始缺陷中的几何缺陷对球壳极限强度的影响。该文将在现有的耐压壳极限强度设计公式基础上,采用数值计算的方法对耐压球壳的焊接过程进行数值模拟,得到焊后球壳的焊接残余应力分布,并在此基础上考虑残余应力对球壳极限强度的影响,结果表明,对于大潜深厚球壳,焊接残余应力对耐压球壳承载能力影响不显著,为大深度潜器耐压球罐是否需做焊后消除残余应力处理提供了一定的参考依据。     

C型LNG液罐与船体的连接结构研究

针对中小型LNG运输船C型液罐与船体的连接结构,从结构形式、温度场分布、强度分析校核三方面进行了分析和研究。对液罐鞍座处船体结构的温度场分析采用了不同的方法进行计算和对比。对液罐限位装置强度问题应用有限元计算软件,进行了连接结构和船体支持结构的强度分析。研究表明:连接结构和船体支撑结构的设计很好地将其温度和构件厚度控制在规范允许范围之内,避免采用特殊钢材,满足实际工程需求。这些结论对C型液货舱的设计具有一定的指导意义。