船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。     

散货船剪力修正研究和数值模拟

从剪力修正原理出发,分析剪力修正对横剖面剪力Q的影响,证明修正后的剪力绝对值可能较修正前减小,也可能增加.通过与单跨梁和双跨梁类比,分别论述单个货舱和两相邻货舱剪力修正量的分布规律,解释修正后剪力曲线在横舱壁位置处的不连续性.通过有限元数值计算技术模拟一艘7货舱散货船在隔舱装载和重压载两种典型装载工况下的剪力曲线,验证分析的正确性.     

不对称船体结构总纵强度计算方法及影响分析

传统的船体结构总纵强度梁理论计算一般是基于对称的船体横剖面,文中提出了不对称船体结构梁理论弯曲正应力的计算方法,并选取样船作为算例,结合有限元计算进行弯曲正应力对比分析,验证梁理论计算的准确性。同时对比将不对称结构视为对称结构时的梁理论计算总纵弯曲正应力,提出不对称结构对总纵强度的影响。     

长上层建筑计入船体梁总纵强度研究

目前许多船型设计长上层建筑,主船体舷侧一直延伸到上层建筑甲板。规范进行船体梁总纵强度评估时,会涉及船体横剖面剖面模数和船体梁弯曲正应力的计算方法。综合考虑上层建筑有效度和剖面折减系数,研究了长上层建筑参与总纵弯曲的船体梁理论,应用了长上层建筑和主船体弯曲正应力的计算方法,验证了该方法对具有多层长上层建筑甲板船型的适用性,可应用于对具有长上层建筑的船舶初步设计校核。     

CSR剪力修正及NAPA宏程序实现

散货船共同结构规范自2006年4月1日生效,第五章船体梁强度对散货船间隔装载和进水工况剪力修正提出了新的修正方法,正确理解该修正方法对设计者来说至关重要,使用NAPA宏程序实现此修正方法对提高设计者的计算速度和正确率大有裨益。该文阐述了作者对规范的理解,并介绍如何用NAPA宏程序实现,供设计者参考。     

船舶气囊下水安全性的影响因素研究

船舶气囊下水可能造成船底和船艏板架受损，针对这一问题，采用船舶静水力学原理，编制了程序，进行了多种船台形式对下水过程中船体结构应力分析。该方法将船体视为刚体，主要考虑船体所受的重力、浮力和气囊的支反力，在船体下滑的一系列位置计算船舶姿态。同时计算船底板应力，判断船体的安全性。     

基于AutoCAD的船体横剖面几何参数的计算方法

本文介绍应用AutoCAD的绘图和计算功能，提出一种新的船体横剖面的绘制方法。通过对按此法绘制船体横剖面图进行简单的处理，可快速、准确地计算出船体横剖面的几何参数。     

基于NAPA的甲板货船总纵变形的分析与计算

对船长与型深比较大的甲板货船纵向变形分析求解。以船舶设计软件NAPA为平台,利用NAPA自带的NAPA BASIC语言编程建模,分舱和加载,应用有限差分法求解船体梁挠度变形,通过修正模型,得到船体梁所受的剪力、弯矩分布和挠度变形,并对总纵强度进行校核。     

上层建筑一体化船型的船体梁总纵强度计算方法研究

目前许多船型进行上层建筑一体化结构设计,把上层建筑和主船体连成一体,舷侧线型从主船体一直延伸到上层建筑甲板。在按现有规范进行船体梁总强度校核时,会遇到如何计算包含上层建筑的船体梁剖面模数和总强度应力等问题。文章引入了上层建筑面积折减系数和上层建筑有效度系数,建立了它们之间的数值关系,给出了上层建筑一体化船型的上层建筑船体梁横剖面参数和参与总强度有效度的工程计算方法,可应用于该类船型的设计计算和船体梁总强度校核。     

船体弯扭耦合振动计算研究

基于Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ梁理论和Ｂｅｎｓｃｏｔｅｒ理论,建立了分析船体结构弯扭耦合振动的薄壁梁有限元模型。该模型能考虑翘曲和剪切变形的影响,能精确描述船体薄壁梁的纯弯状态和非均匀扭转,适用于任何形状的船体横剖面。重点讨论了翘曲位移协调问题,提出了新的船体不同剖面形式梁段间的翘曲位移协调方法。本文还讨论了船体薄壁梁计算模型的简化问题。数值算例证实了本文方法的正确性。     

船体薄壁梁弯扭耦合振动的流固耦合分析

采用耦合有限元,边界元法计算水中船体的弯扭耦合振动.文中用一维薄壁梁有限元模拟船体梁,在横剖面处用二维边界元方法计算结构表面卢压,推导出表征流体对振动特性影响的附加质量阵,编制了用流同耦合方法求解船体振动模态的程序.通过与采用ANSYS软件进行耦合场分析以及刘易斯方法得到的振动模念相比较,验证了文中方法的可行性和应用性.     

不对称船体结构动态特性研究

针对计算常规船舶结构动态特性的方法不适用于计算左右不对称横剖面船体梁动态特性的问题，本文将船体视为薄壁梁并离散成梁段，推导出迁移矩阵法迭代求解不对称船体结构固有及固有振型的公式系统，计算了左右不对称程度不同的梁结构及不对称船 梁的固有频率及振型。指出不对称梁 有振动为弯扭耦合振动，其固有频率与振动型的对应关系与对称梁不同。     

大型舰艇多学科设计优化船体结构子系统设计方法

多学科设计优化(MDO)是解决复杂系统工程问题的有效手段。通过对大型舰艇多学科设计优化船体结构子系统设计方法进行研究,将船体结构设计分为船体横剖面结构布置方案自动生成、船体横剖面结构方案优选、船体结构重量估算3个步骤;根据总体方案提供的主尺度、横剖面外形轮廓和分层分舱等信息,依据骨材(桁材)均匀布置和余量控制的原则,生成船体横剖面结构布置方案,并提出一套参考母型船设计,确定设计船构件尺寸初值的方法;在船体横剖面结构方案优选过程中,采用调用代理模型代替板架有限元仿真模型的方法来减少结构分析的计算时间,并采用组合法获得重量最轻的设计方案。     

用于轴系校中的船体变形计算研究

船体变形是影响船舶推进轴系校中质量的一个非常重要的动态因素.在综合考虑引起船体变形的三种主要因素的基础上,以76000t成品油轮为例,计算了极限装载状态下的重力分布和极限海况时的波浪载荷.通过对整船有限元模型合理施加重力、浮力及环境温度载荷,并模拟船舶水弹性约束,得到船体二层底的局部变形,为在轴系校中计算中计入船体变形的影响奠定了基础.     

基于船体极限强度和碰撞剩余强度的HCSR对比分析

2013版HCSR对极限强度和船体梁载荷计算的诸多安全系数和公式做出了新的修正。第五章船体梁强度新增加针对船体梁剩余强度的计算和校核。本文基于Smith法,根据2013版HCSR中船体梁载荷计算公式和极限强度计算流程的规定,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用Fortran程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76 000 t散货船为例,对完整船体的极限强度进行计算,对碰撞状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过对比ABS和DNV规范中的碰撞模型,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的校核公式更严格。     

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。     

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.     

船舶在大风浪中横摇稳性变化的理论研究

对波浪中船舶横摇稳性的特点进行了介绍和分析，提出一种新的研究船舶发生大倾角横摇时的稳性力臂的方法，在运用逐步逼近法计算每个横剖面的左右侧浸深时，考虑了在横摇过程中由于船舶首尾不对称造成的纵倾对每个横剖面浸深的影响，以及横摇过程中所发生的纵倾运动对横摇稳性的影响。然后，根据波浪中重力与浮力平衡、纵倾力矩之和为零这两个条件来求取横摇稳性力臂值。     

船体及破损舱与任意水线的交点处理

船体静力学性能需要大量计算任意浮态下船体及破舱的水下几何要素。这些几何特性的计算，最后可归结为，船体(包括破舱)与任意浮态下的水线面求交之后，求由船体与水线面所围封闭空间几何体的几何特性。求水线下的船体与破舱的几何特性的关键问题，就是水线与一组船体横剖面及破舱的横剖面之间的线线求交。结合实际应用情况，对所有可能的交点分布形式进行了补充与完善．使得船体和破舱与水线求交统一为一个过程，要素计算统一为一个过程，具有较大的工程意义。     

船体中横剖面模数计算中应注重的地方

对内河钢质船舶船体中横剖面模数计算中易发生错误的地方,作者提出了个人的见解和计算方法,希望引起重视,以利于提高中横剖面模数计算的准确性。