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.     

舰载作战系统的区域化设计和装舰分析研究

作战系统作为舰船特有的组成部分,在区域造船模式下,设计可生产性应从作战系统系统集成设计、总体装舰设计之初就得以贯彻;为满足高度预舾装造船模式下武备基座定位及设备安装精度要求,应分析船体分段、总段合拢精度及船体变形等因素对武备安装精度的影响,从而制定对应的工艺(流程)及精度管理计划。     

基于固有应变的船体总段船台合拢焊接变形预测研究

预测船体总段船台合拢的焊接变形,对于船体制造工艺设计和精度造船具有重要的意义。文章在掌握固有应变概念的基础上,利用上海交通大学和日本大阪大学共同开发的基于固有应变的Weld-sta软件,对大型集装箱船的船体总段船台合拢焊接变形进行了预测。预测结果表明船台合拢总收缩变形量为50.339 mm,模拟计算结果与实际建造结果吻合,验证了固有应变为基础的弹性板单元有限元预测法在船体总段合拢焊接中应用的可行性,从而为船体总段合拢时补偿量或收缩量的确定提供数据支持和理论指导。     

不同扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验

采用试验形式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。首先建立舱段结构的有限元模型(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2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,设计并开展实际板厚4点弯曲疲劳模型试验,获得试验模型在不同载荷水平下的疲劳失效循环次数,根据试验测得数据得到2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、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。     

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。     

板架模块造船法

据苏刊《内河运输》杂志1983年第2期报道,板架模块造船法(图1)已在苏联造船业中研究成功,并正在推广应用。船体是由若干统一规格的板架模块组装而成。这些板架模块是由两张标准钢板对接焊在一起,其上装焊轧制型材加强筋,由几个这样的板架模块组装成一个板架分段;而后,再装焊横向骨架即形成分段模块。最后,按总段建造法或分段建造法就可由分段模块组装成船体。采用总段建造法时,是预先将几个分段馍块组装成总段模块;而采用分段建造法时,则是把几个分段模块拼合成扩大的模块并直接送至船台组装。     

双轴加载下船底纵骨疲劳寿命试验与数值模拟研究

以实尺度制作了疲劳试验的试件,对45000DWT江海直达散货船船底纵骨与水密及非水密实肋板连接处进行了双轴恒幅循环载荷下的疲劳试验,记录了热点处的疲劳裂纹扩展长度和对应循环次数,获得船底纵骨疲劳特性;根据不同节点处裂纹萌生和扩展情况,得出非水密节点处是疲劳危险处;用动态应变仪记录热点处的应变,根据新版《船体结构疲劳强度指南》中的热点应力法计算热点应力,用试验数据拟合了一条S-N曲线,与指南提供的D曲线进行了对比分析,验证了D曲线的合理性。同时用MSC.Patran软件建立有限元模型,选取2007版《船体结构疲劳强度指南》中名义应力法对应结构形式的F曲线,用MSC.fatigue模块计算了相应节点的总疲劳寿命,将有限元结果和试验结果进行对比,验证了热点应力法的准确性。     

基于点云匹配的船体分段对接特征辨识方法

船体分段合拢对接过程中,需要对合拢面结构对接特征进行位置测量.目前采用的全站仪测量方法依赖人工放置标靶,难以覆盖合拢面上所有对接特征,且安全性低.随着三维激光点云扫描技术的发展,现阶段已经能够对船体分段进行大范围高精度的三维点云扫描采集.因此,提出一种在三维点云中有效辨识合拢面结构对接特征的方法,将船体分段点云与理论设计模型间进行层次化的匹配,自动识别得到扫描点云中的对接特征.最后在实际点云数据上进行了试验,验证了所提方法的有效性.     

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。     

T型焊接接头疲劳性能研究

T型焊接接头在船舶与海洋工程结构中广泛应用,研究T型焊接接头的疲劳性能对于提高船舶与海洋工程结构的强度具有重要意义.针对工程中常用的四种焊趾形式的T型焊接接头,利用有限元计算和模型试验两种方法对其疲劳性能进行了研究.结果表明,平面型焊趾是较优的T型接头焊趾形式.     

船舶典型节点疲劳强度试验及S-N曲线拟合方法研究

疲劳评估的关键问题是S-N曲线的选取,对于某些结构复杂的大型船舶特有的结构形式,现有规范没有合适的S-N曲线.为了更合理准确地进行结构疲劳强度研究,本文选取某型具有复杂结构的船舶,用实尺度模型试验的方法研究几种典型节点的S-N曲线特性.通过全船有限元谱分析疲劳强度计算,筛选出疲劳问题重点关注区域,确定模型试验部位;根据疲劳问题严重区域的实船结构,设计加工典型节点实尺度疲劳试验模型;确定多个加载工况,进行典型节点疲劳强度试验,获取典型节点多种载荷工况下的疲劳寿命值,在此基础上,研究得到各节点S-N曲线及P-S-N曲线;应用试验所得P-S-N曲线,对船体典型节点部位进行疲劳强度评估,并与规范S-N曲线结果进行了对比,指出了它们的差异.     

17000载重吨油船结构疲劳分析的快速估算方法(英文)

Fatigue cracks and fatigue damage have been important issues for ships and offshore structures for a long time.However,in the last decade,with the introduction of higher tensile steel in hull structures and increasingly large ship dimensions,the greater attention should be paid to fatigue problems.Most research focuses on how to more easily access the fatigue strength of ships.Also,the major classification societies have already released their fatigue assessment notes.However,due to the complexity of factors influencing fatigue performances,such as wave load and pressure from cargo,the combination of different stress components,stress on concentration of local structure details,means stress,and the corrosive environments,there are different specifications with varying classification societies,leading to the different results from different fatigue assessment methods.This paper established the Det Norske Veritas(DNV) classification notes "fatigue assessment of ship structures" that explains the process of fatigue assessment and simplified methods.Finally,a fatigue analysis was performed by use data of a real ship and the reliability of the result was assessed.     

弹振对超大型集装箱船疲劳强度的影响

超大型集装箱船在波浪激励下产生的弹振响应使得其疲劳强度问题十分突出。基于三维水弹性理论,结合有限元分析方法计算分析目标船典型节点的应力响应特性。采用双峰谱密度函数的疲劳损伤谱分析理论评估目标船的疲劳强度,通过与刚体理论下的计算结果相对比来分析弹振对目标船的影响。研究结果表明,相比于刚体理论计算结果,考虑弹振效应时目标船的疲劳寿命会极大地降低,甚至可达50%以上。     

Fatigue strength improvement for ship structures by Ultrasonic Peening

Ultrasonic Peening has attracted recent attention as a fatigue strength improvement method. The main features of Ultrasonic Peening are generation of compressive residual stress and smoothing of weld toe radius. However, for ship structures, various loads act on the hull structure over a ship??s life, including the construction period, and the compressive stress field of structural members generated by Ultrasonic Peening may change. In order to verify the technique's benefits to ship structures, the influence of load history on the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening needs to be clarified. In this paper, the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening for welding joints were confirmed by experiments with several joint type specimens. In addition, fatigue tests modeling launching, when the stress conditions of a ship's structure changes significantly, were carried out in order to clarify the influence of load history in a ship??s life. Consequently, some cases that have the possibility of decreasing or increasing the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening were clarified, and some efficient methods of Ultrasonic Peening for ship structures were suggested.     

大型薄膜型LNG运输船结构关键区域分布与控制

以大型薄膜型LNG运输船为例，采用整船直接计算强度评估和疲劳谱分析，确定结构关键区域的分布，在新造船设计和建造阶段对高应力关键区域以及疲劳关键区域进行识别、优化和质量控制，并提出营运阶段的监控要求，以保证船体结构的安全和使用寿命。     

基于裂纹扩展理论的船体结构疲劳评估

疲劳破坏是船舶结构的主要破坏形式之一。为了保证船舶结构有足够的疲劳强度,各国船级社、船厂等均建立了船舶结构疲劳强度校核规范作为船舶疲劳评估的指导性文件,尽管这些规范均是建立在S-N曲线方法基础上的,但由于S-N曲线方法存在自身无法克服的缺陷(如忽略材料的初始缺陷等),对同一节点进行计算得到的疲劳寿命大相径庭。该文作者在基于裂纹扩展理论的基础之上,给出了一套详细的船体结构疲劳评估方法,并应用此方法对大型船舶结构典型节点的疲劳寿命进行评估,以期能为完善船舶结构疲劳寿命的评估提供参考。     

实用船舶结构疲劳评估方法概要

船舶结构的疲劳评估是船舶力学的主要研究领域之一。本文对常用的船舶结构疲劳评估方法——船级社提出的简化方法、谱分析法、设计波法、断裂力学方法,以及概率S-N曲线和概率断裂力学方法进行了概述。首先分别对每种方法中的关键技术细节进行了较为详细的论述,给出了这些技术细节当前的处理方法及存在的主要问题。最后,对各方法进行了总结和概括,指出了每种方法的优缺点,并给出了每种方法未来的研究重点和发展方向。     

不同腐蚀修正方式对LNG船疲劳强度评估的影响

船舶航行于江河湖海且装载各种货物,这决定了其构件常常承受交变载荷和腐蚀环境的共同作用,进行疲劳强度评估时必须对腐蚀介质的影响加以考虑。依据中国船级社2013年版《船体结构强度指南》,对某LNG船底边舱折角的节点疲劳强度进行了计算,分别采用腐蚀修正系数,腐蚀条件下S-N曲线和扣除腐蚀余量等三种修正方式来考虑腐蚀对疲劳强度评估的影响。研究表明,采用腐蚀条件下S-N曲线方法校核最为苛刻,扣除腐蚀余量1.5mm的结果和腐蚀修正系数1.08的结果接近。