大开口深拖母船全船强度有限元分析

某深拖母船为实现作业功能，在船舯位置设有上下贯通的大开口结构，该结构特性会严重削弱目标船的总纵强度和弯扭强度，因此在针对该开口区域进行详细设计后，还有必要采用全船结构有限元分析方法来评估结构强度和变形水平。通过设计波法得到波浪载荷，计算全船在各种工况下结构的应力、变形结果，总结出该船型的受力特点，并结合全船结构强度直接计算结果，选取的典型节点进行疲劳强度评估，得到各个典型节点的疲劳寿命。计算结果对目标船的结构优化具有参考意义。     

薄膜型LNG船全船结构屈服和疲劳强度分析

以某薄膜型液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）船的结构设计为例，开展全船屈服强度校核和基于精细网格的有限元疲劳强度分析。针对5种典型装载状态，基于美国船级社（American Bureau of Shipping，ABS）全船强度直接计算指南，采用ABS-DLA/SFA系列软件，用三维波浪载荷预报程序对波浪随机载荷进行长期预报。基于预报结果，针对每种装载状态计算15个设计波参数组，求解全船结构在各载荷组合工况下的应力分布，继而完成屈服强度校核。以甲板机械室与穹顶甲板相交处的关键节点区域的节点设计为例开展细网格局部强度分析，并通过各种改进设计解决应力集中问题。针对2种常用典型操作装载状态及营运于北大西洋海区疲劳寿命满足40a的要求，基于ABS全船疲劳强度直接计算指南计算2个典型细化位置热点应力传递函数，通过谱分析得到疲劳累积损伤和疲劳寿命，完成疲劳强度校核。采用的全船强度和疲劳分析方法和思路适用于其他超大型船舶的结构分析。     

船舶折角型节点的疲劳裂纹扩展计算

文章以船舶折角型节点为研究对象,运用有限元软件WALCS和PATRAN分别预报某船的水动力响应和结构热点应力响应.为避免计算表面裂纹应力强度因子时需要在PATRAN有限元模型中疲劳热点区域采用体单元建模,文中提出了一种计算波浪载荷下船海结构物三维表面裂纹应力强度因子而无需在PATRAN中建立体模型的方法,并通过与广泛认可的经验公式对比验证其精度.将此方法应用于该船船舯底边舱折角处表面裂纹应力强度因子计算,计算并总结出波浪载荷下该类节点处表面裂纹应力强度因子的无量纲计算经验公式.应用一种基于谱分析构建结构疲劳载荷谱的方法,结合单一曲线模型对该节点进行裂纹扩展计算.计算结果表明:该船船舯底边舱折角疲劳寿命不满足设计要求,建议对节点进行改进.     

船舶折角型节点的疲劳裂纹扩展计算（英文）

文章以船舶折角型节点为研究对象,运用有限元软件WALCS和PATRAN分别预报某船的水动力响应和结构热点应力响应。为避免计算表面裂纹应力强度因子时需要在PATRAN有限元模型中疲劳热点区域采用体单元建模,文中提出了一种计算波浪载荷下船海结构物三维表面裂纹应力强度因子而无需在PATRAN中建立体模型的方法,并通过与广泛认可的经验公式对比验证其精度。将此方法应用于该船船舯底边舱折角处表面裂纹应力强度因子计算,计算并总结出波浪载荷下该类节点处表面裂纹应力强度因子的无量纲计算经验公式。应用一种基于谱分析构建结构疲劳载荷谱的方法,结合单一曲线模型对该节点进行裂纹扩展计算。计算结果表明:该船船舯底边舱折角疲劳寿命不满足设计要求,建议对节点进行改进。     

基于谱分析的FPSB疲劳寿命评估和优化

FPSB是一种新型深远海大型浮式结构物,长期承受交变波浪载荷作用,易发生疲劳而使得结构失效。本文以一艘FPSB为研究对象,使用谱分析法对其疲劳寿命进行了评估。首先建立水动力模型计算波浪载荷响应算子RAO,建立整船结构模型计算船体结构响应,随后选取典型节点建立子模型以得到精确的热点应力传递函数,采用北大西洋海况和P-M海浪谱,基于S-N曲线和线性累积损伤准则对典型节点的疲劳寿命进行计算分析。根据疲劳评估结果,对易损节点进行基于疲劳性能的结构优化,以提高节点形式的合理性及结构安全可靠性。     

邮轮角隅裂纹应力强度因子计算及疲劳寿命预报

以某大型邮轮泳池角隅为例,采用谱分析法结合断裂力学方法校核角隅结构疲劳寿命.首先通过水动力分析软件计算波浪载荷并施加到全船有限元模型上获得全船结构响应;然后在ANSYS中建立带裂纹的角隅模型结合超单元生成子模型,并施加从全船有限元模型上提取的位移边界条件,进而在计算大量波浪工况下不同长度裂纹的应力强度因子及模拟裂纹扩展路径的基础上回归得到角隅处裂纹应力强度因子计算公式;最后根据ABS推荐的谱分析法构建疲劳载荷谱,结合回归出的应力强度因子公式、单一曲线模型及失效评估图,预报泳池角隅的疲劳裂纹扩展寿命.     

非典型双体船波浪载荷直接计算

小型双体船船体细长,仅由2个片体和桁架式连接桥结构组成,属于非高速双体船。因此,采用规范公式对其波浪载荷进行计算已不合理。采用中国船级社（CCS）的三维频域线性水动力计算软件COMPASS-WALCS对该型水面靶标波浪载荷直接计算,建立船体湿表面有限元模型、全船质量模型,根据三维辐射-绕射理论计算得到非典型双体船在满载工况时主要载荷参数的短期和长期预报值,确定不同组合工况下的设计波参数,用于全船结构强度的计算校核。对类似船型的船体波浪载荷直接计算提供参考依据。     

风电安装平台总体结构强度计算分析

介绍了风电安装船的工作流程。依据线性微幅波理论以及莫里森公式,采用水动力方法确定设计波参数,进行了升降工况、作业工况、自存工况等载况下的波浪载荷预报,得到了四个桩腿上的波浪流诱导载荷[1][2]。在此基础上建立结构三维有限元模型,对整船结构在各个计算工况下的应力分布情况进行了分析,列出了主要结构部位在不同工况下的最大应力,提出了总体强度及结构设计的关键要素,可为今后风电安装作业平台的结构设计提供参考。     

大型滚装船弯扭强度整船有限元分析

以大型滚装船为研究对象,采用现代的三维全船有限元分析技术及DNV船级社的SESAM软件系统,为全面研究整船弯扭强度,建立了全船有限元结构模型、质量模型、水动力计算模型;应用三维辐射—绕射理论和有限元程序进行波浪载荷的长期预报,在此基础上确定设计波参数;对全船结构有限元模型在设计波载荷作用下分析计算得到各种工况下船体结构的应力、变形响应,获得船体结构强度特点,对该类船舶的结构设计优化和强度分析有一定的参考价值,同时对其他类型船舶弯扭强度全船有限元分析有借鉴意义。     

起重船波浪载荷直接计算与规范计算比较研究

采用基于三维频域线性水动力理论的波浪载荷计算软件Wave Loads Calculation System对1 600 t全回转浮吊船进行了波浪载荷计算(主要指垂向弯矩与剪力),得到不同工况下载荷分布的特点.并将计算结果与中国船级社《钢质海船入级规范》中的规范计算结果进行了比较.研究表明:起重船由于其船型、质量分布和载荷工况不同于运输船,规范计算公式无法对其波浪载荷做出合理评估,而采用直接计算方法,能够根据装载状态,较为准确和详细地预报船体波浪载荷及其分布.     

基于PATRAN环境的波浪载荷预报程序开发及应用

通过PCL和C语言开发了基于PATRAN的外挂程序SWATER。以某超大型集装箱船为目标船,通过SWATER与WADAM、MOSES两种软件波浪载荷预报结果的对比,验证了SWATER软件的可靠性。文章简单介绍了SWATER的界面及功能,并通过设计波法进行全船有限元分析和疲劳强度直接计算两个例子,简述了SWATER的应用。     

岸坡开挖扰动对天津港高桩码头结构安全性影响的数值分析

文章以天津港高桩码头的特定地层条件，土性参数，桩基结构体系为对象，对天津港高桩码头的桩坡体系在使用期间受到岸坡土体清淤疏施工扰动的性状进行了逼近问题原形的FEM数值分析。数值分析结果全面地示了岸坡土全开挖掘施工过程引起头桩坡体系共同作用的规律，研究结果可供码头工程管理设计部门参考。     

船体结构表面裂缝在应力腐蚀耦合作用下的扩展机理数值研究

用数值方法研究了船体表面微裂缝在海水腐蚀以及外荷载耦合作用下扩展的机理.实验表明,在给定材料和腐蚀环境的条件下,外荷载越小,微裂缝扩展并最终导致材料断裂破坏过程越长;但当荷载小于某个值(门槛值或称疲劳极限)时,这种延迟的腐蚀断裂破坏现象可以避免.为研究方便,文中假设了在腐蚀环境中工作的材料为各向同性材料.根据数值计算结果,共发现了三种可能的裂缝扩展形式,并证实了导致腐蚀疲劳断裂临界条件的存在性.最后通过计算,针对不同材料以及不同环境条件,勾勒出导致腐蚀疲劳断裂相应的临界条件曲线.     

船舶结构疲劳强度研究

本文以230 000 t矿砂船为对象,用精细有限元网格模型计算得到疲劳节点处的热点应力,校核了典型节点处的疲劳寿命。     

分析预测理论在空间位置探测数据处理中的应用(Ⅰ)--空间位置探测数据处理问题和关键技术

这组系列文章将介绍作者研究提出的分析预测理论,以及该理论在目标空间位置探测数据处理问题中的应用.从宏观上讲这种应用几乎平行于传统方法地给出了一整套全新的空间位置探测数据理论和算法.从微观上看,这种应用还具有一些传统方法没有的特点,例如可以对目标运动的模式进行识别(因此确保我们以与目标运动模式相同的或类似的模拟方程对目标进行滤波,从而获得精度更高的预测值),可以给出目标在未来时刻的真实值的范围为我们进行数据关联提供更好的判据,可以解决一维和两维探测数据的融合问题,可以对不同探测精度的数据进行点迹融合等.另外该系列文章研究的工作与传统的工作有较大的互补性.该系列文章首先给出空间位置探测数据的处理问题的定义,并从中抽象出关键技术.在接下来的系列文章中将讨论解决这些关键技术的思路以及关键技术的分解,理论数学模型,分析预测理论,分析预测处理方法的解的存在性证明,相关算法等.其核心有,目标运动模式的识别技术(模拟方程的选择问题),模拟方程参数的选择技术,运动模式发生改变的识别技术,航迹聚类技术,航迹和点迹聚类技术,航迹融合技术,不同探测精度和维数的点迹融合技术,位置预测的评估技术等.最后给出仿真实验数据和结果,与传统方法对比的仿真实验数据和结果,以及分析和统计互补使用等问题.     

斜交拱涵异形拱圈有限元分析

以4 m跨径为例,对不同斜交角度和支承长度的异形拱圈进行有限元计算,通过分析其受力和变形特点,发现各参数对拱圈受力性能的影响具有相似的规律,且当短边支承长度接近拱圈外径时,不同斜交角度的异形拱圈的受力性能和变形趋于一致。     

烟大铁路轮渡渡船的船体结构设计

本文全面阐述了烟(台)大(连)线火车渡船的结构设计,对该船的一些特殊结构设计进行了有限元分析和计算,并且对一些船体结构的结构工艺和焊接工艺如何实施作了简要的论述,其结论对今后设计同类型的船舶有一定的借鉴作用。     

船舶结构的搅拌摩擦焊技术

为探索搅拌摩擦焊技术在不同厚度船舶钢板结构厚度焊接中的应用,本文建立搅拌摩擦焊焊接过程的有限元模型,获得工件在加工过程中的弹性变形以及应力分布。通过二次开发方法,研究不同接触力对不同厚度钢板在加工过程中的弹性变形、接触应力的影响,为工程实践提供参考。当接触力处于(500~1 000 N)区间时,应当保证钢板厚度不低于2 mm,当接触力处于(1 000~1 500 N)区间时,应当保证钢板厚度不低于3 mm,当接触力处于(1500~2 000 N)区间时,应当保证钢板厚度不低于4 mm。这样可以保证焊接出来的钢结构具有较小的残余应力,并且结构在使用过程中不会出现由于残余应力释放而产生的结构变形。     

大连远洋教学实习船有限元振动分析

本文介绍了用于特征值计算的Lanczos法的基本理论,以大连教学实习船为例,利用MSC软件建立了该船的全船细网格模型。分析了该船的低阶整体自由振动和上层建筑局部自由振动,总结了该船的振动特性。     

舰船艉轴架模态分析

采用有限元数值计算方法,以某舰为代表,建立舰船艉轴架模态分析的数学模型,计算并分析军规中所要求的艉轴架的一阶频率。在此过程中,利用模态质量对艉轴系统的频率进行筛选,从而得到P字架的横向和A字架的横、纵、垂向的一阶频率,并与军规中的要求相比较,校核艉轴架的模态特性。