45万吨级超大型矿砂船全船结构有限元分析

超大型矿砂船由于船体结构的特殊性和船体本身的超大型化,使船体强度校核很难用常规规范中的梁理论方法或舱段有限元计算确定.在研究超大型矿砂船全船分析的基础上,探讨了超大型矿砂船全船结构有限元模型和质量模型的建模方法、波浪载荷和舱内货物载荷计算方法及解决全船载荷动态平衡的惯性平衡处理技术.以一条45万吨级的超大型矿砂船为例,完整实现了全船有限元分析全过程,计算出各个工况下的船体变形和应力,对正确地进行超大型矿砂船全船结构强度直接计算具有指导作用.     

46.8m采石船的强度有限元分析

基于对采石船双体特殊结构的分析,利用MSC.PATRAN/NASTRAN软件对46.8 m采石船全船进行总横弯曲强度和扭转强度有限元分析,给出边界条件施加方法和载荷计算方法。计算结果显示,船体主要构件强度满足规范要求。     

豪华邮轮全船有限元分析

采用英国劳氏船级社规范包络线外载荷,对中型豪华邮轮进行全船有限元计算分析。建立全船有限元结构模型和质量模型,将设计载荷加载到整船模型上,施加适当边界条件,同时采用合理的调平方法对全船载荷进行调平,并对船体梁载荷进行调整,得到整船应力状态和相对变形。使用沿船长分布的弯矩、剪力包络线载荷得到结构全船响应,载荷覆盖所有纵向结构,全船有限元分析让设计初期全船结构的薄弱环节一目了然,为全船结构强度分析评估及进一步优化提供重要基础。     

400 000 DWT矿砂船直接波浪载荷与全船有限元强度分析

超大型矿砂船由于船体结构的特殊性和船体本身的超大型化,船体强度用常规规范中的梁理论方法或舱段有限元计算校核很难涵盖船体的所有构件.以400 000 DWT超大型矿砂船为例,简单介绍了进行全船有限元分析过程中波浪载荷的选取、模型的建立以及加载、分析的全过程,对正确进行超大型矿砂船全船结构强度直接计算具有积极指导作用.     

大型多功能远洋渔船全船有限元强度分析

大型多功能远洋渔船由于其主尺度的特殊性和结构形式的多样化,我国现行钢质海洋渔船建造规范(1998)已不能完全适用于船体构件。为保证船体结构在船舶全寿命期内更加安全,全船有限元强度分析是很有必要的。以某大型多功能远洋秋刀兼鱿鱼钓船为例,通过载荷预报软件计算得到全船有限元分析时需要的波浪载荷,建立其全船结构有限元模型并加载,进行全船有限元分析。分析结果可为渔船优化设计提供参考,对大型多功能远洋渔船全船结构强度直接计算具有指导作用。     

夹层结构玻璃钢游艇整船结构强度有限元分析

目前各大船级社普遍缺乏新颖玻璃钢艇体结构强度的计算规范,因此设计者需要直接计算艇体结构强度。在研究玻璃钢游艇的基础上,用ANSYS软件建立全船有限元模型,采用层合壳单元处理复合材料和复合材料夹层结构并计算分析整船结构强度。分析中所采用的方法对于正确地进行玻璃钢游艇整船直接计算具有指导作用和实用价值。同时所采用的冲击力和水动力加载方法可应用于其他类型的高速艇结构强度的有限元分析。     

风机运输甲板驳结构强度评估

风机运输甲板驳是用于海上风机运输的海洋工程辅助船,近年来随着海上风力发电的兴起而迅速发展。本文采用全船有限元直接计算和CCS规范计算2种方法对某风机运输甲板驳的结构强度进行评估,计算表明该船结构强度满足设计要求。本文的研究成果和结论对同类型风电安装船舶的结构设计具有参考意义。     

风机运输甲板驳结构强度评估

风机运输甲板驳是用于海上风机运输的海洋工程辅助船,近年来随着海上风力发电的兴起而迅速发展。本文采用全船有限元直接计算和 CCS规范计算2种方法对某风机运输甲板驳的结构强度进行评估,计算表明该船结构强度满足设计要求。本文的研究成果和结论对同类型风电安装船舶的结构设计具有参考意义。     

南海超大型抓斗疏浚船波浪载荷下结构强度评估研究

以一艘200方抓斗式疏浚船为例,阐述船舶波浪载荷长期预报和全船有限元直接计算方法。讨论不同波浪散布函数对船舶波浪载荷计算结果的影响。针对不同海域进行波浪载荷长期预报,通过对比分析得到南海海域波浪载荷水平,提出了南海工作船舶波浪载荷预报建议。在此基础上,对全船进行结构有限元分析,得到不同海域中全船结构应力水平,并对船体局部结构进行了优化,为在南海进行施工作业的疏浚船的设计提供参考。     

基于48000载重吨教学实习船的动力学结构优化

本文以48000载重吨教学实习船为研究对象,采用通用有限元软件MSC.Patran/Nastran进行全船频响分析.全船有限元计算条件要求极高,而一般情况下又存在各种资料的限制或实验数据的缺失,因而会使得计算精度较低.本文介绍利用基本的设计资料的条件下,从模态参与系数角度结合模态振型提出一种新的动力学结构优化思路,并进行计算分析以验证该方法的可行性与准确性,为全船有限元振动分析提供新的研究思路.     

Dynamic response of a surface ship structure subjected to an underwater explosion bubble

Bubble load in a noncontact underwater explosion can cause the ship hull global response and local response. In current literature, the ship hull is usually simplified as a hull girder to analyze its global response. However, literature dealt with the local response of a 3-D surface ship hull subjected to an underwater bubble were limited. This investigation develops a procedure which couples the finite element method with doubly asymptotic approximation (DAA) method to study the problem of transient responses of a ship hull structure subjected to an underwater explosion bubble. Using a 3-D ship model as examples, the global and local responses of the ship model in vertical, transverse and longitudinal directions are performed in detail. The acceleration, velocity and displacement time histories are presented. The characteristics of both the global and local responses of the ship model are discussed. The numerical results show that besides global whipping response, the ship hull also sustains severe local responses in different directions subjected to underwater explosion bubble jetting, which should be taken into consideration.     

分层结构材料顺序对水中冲击波的影响研究

采用分层结构设计是有效提升现代舰船的抗爆炸冲击能力的一种方式。通过建立水下航行器的分层结构模型,采用高压下冲击波在分层介质中的传播理论模型,分析分层结构不同材料的合理排列顺序,并进行验证性的试验研究。研究表明,在为舰船或者水下航行器等装备设计分层结构时,在不影响整体布局的情况下,需重点考虑到材料的排列顺序。     

水下爆炸作用下船舶结构与燃气轮机动态响应的数值研究

本文对水下爆炸作用下舰船结构及燃气轮机结构冲击响应进行了数值研究.首先,基于CEL方法建立了近自由面水下爆炸流固耦合动力学模型.然后结合燃气轮机-船体一体化仿真分析方法,对不同水下爆炸工况下的舰船结构冲击环境,以及燃气轮机冲击损伤特性进行了评估分析,总结了工况参数对燃气轮机冲击响应特征的影响规律,旨在为舰用燃气轮机抗冲击设计提供技术参考.     

相似理论在水下爆炸冲击波载荷中的应用

以相似理论为基础,采用数值仿真试验的方法,探讨舰船结构遭受水下爆炸冲击波载荷作用时的动响应相似性问题。以某型舰原型作为基准模型,根据实际工程需要对舰船进行缩比仿真试验。原型有限元模型与缩比试验有限元模型数值结果表明:通过试验模型可以准确预测原型结构遭受水下爆炸冲击波时的动响应特性,将几何相似律应用到水下爆炸冲击波载荷相似性研究中是可行的。     

船舶水下辐射噪声计算评估方法及应用

本文采用有限元(FEM)和边界元(BEM)相结合的方法对船舶水下辐射噪声进行研究。首先根据船舶的实际情况建立三维结构有限元模型,包括船体结构、压载、主要动力设备及其隔振方式等,然后结合实船测试的柴油发电机组、推进电机机脚振动和轴系中间支撑基座振动数值,及船模试验得到的螺旋桨脉动压力,计算获得流固耦合下结构的响应,最后将船体外壳水线以下结构响应作为约束条件,通过边界元的方法对水下辐射噪声进行计算和分析。从而对船舶设计阶段水下辐射噪声初步评估方法进行修正,同时对比水下辐射噪声实船测试结果,计算准确性较高,修正后的计算评估方法能进一步提高了设计阶段水下噪声的评估精度,为船舶水下辐射噪声控制提供了依据和参考。     

舰艇编队水声对抗系统需求分析

针对水面舰艇编队水声对抗作战的特点,分析了水面舰艇编队水声对抗系统需求以及舰艇编队的配置要求,研究了编队水声对抗系统的组成及功能,并进一步讨论了水面舰艇编队水声对抗作战的指挥特点.对水面舰艇编队水声对抗系统的发展以及编队水声对抗作战指挥方式的研究都有重要的参考价值.     

太阳能游览船能量平衡及续航里程研究

以某太阳能游览船为对象,分析船机桨能量平衡关系,建立船舶运动能量计算模型,计算匀速航速下的能量消耗,根据电池输出能量与船舶航行消耗能量相等原则,预测游览船续驶里程。通过实际运行数据表明,该模型能够较为准确的计算消耗功率,有效地预测游船的续驶里程。     

水下爆炸载荷作用下舰船总体毁伤模式研究

建立舰船三维有限元模型,采用数值仿真方法计算舰船总体在水下爆炸载荷作用下的动响应,讨论船体主要构件破坏模式以及舰船鞭状运动对船体总纵强度的影响,总结舰船总体在冲击波阶段与气泡脉动阶段舰船毁伤模式及规律。     

船舶水下辐射噪声特性研究

本文采用有限元/边界元(FEM/BEM)方法对船舶水下辐射噪声特性进行研究.首先应用五种类型的有限单元建立了接近于真实船舶结构的有限元模型(包括机舱动力设备),并应用有限元法完成了流-固耦合状态下,船舶结构振动位移响应数值计算.然后将有限元模型的外表面处理成边界元模型,并由船舶外表面位移响应计算得到用于水下辐射噪声计算的速度边界条件.最后利用边界元技术对船舶水下辐射噪声特性进行研究.本文预估了仅考虑推进柴油机激励、柴油发电机组激励、齿轮箱激励以及所有激励情况下的船舶水下辐射噪声,并将其数值计算与实际测量结果比较,比较结果符合良好.     

气泡运动与舰船设备冲击振动关系的试验验证

由于水下爆炸和舰船动态响应的复杂性,对舰船水下爆炸动响应的认识的深刻程度主要来自试验现象和试验数据的分析.由于水下爆炸冲击波和二次压力波早已在水下爆炸试验测量中被发现,因此,在舰船和设备水下爆炸动响应的理论分析和计算过程中只将药包水下爆炸的冲击波作为主要外力,有时也考虑二次压力波的作用.也有人在研究中发现,气泡的运动有时对于舰船设备的运动是重要的.作者于1995年在浮动冲击平台水下爆炸试验中发现"水下爆炸气泡膨胀产生的滞后流是使安装频率为数十赫兹的舰船设备产生冲击振动的主要能源".近年来,发表的水下爆炸气泡运动的研究文献增多,但是,基本没有涉及气泡运动与舰船设备冲击振动的关系.在2003年的圆筒模型水下爆炸试验研究中,作者从另一种角度,用更加简明有力的证据,验证了上述结论.显然,这一发现不仅对于建立正确的理论计算力学模型有重要作用,甚至对于舰船防护的研究乃至水中兵器的研究都有着重要意义.