29000吨散货船槽型舱壁极限承载能力分析

本文应用ＮＡＳＴＲＡＮ程序分析了２９０００吨散货船槽型舱壁的极限承载能力，结果表明，船体破扣后槽型舱壁在海水压力和货物压力作用下工作类似于梁的性质，从偏于安全考虑，可取舱壁的极限承限能力为相应于弯矩－载荷曲线折转点的载荷。这一定义，２９０００吨散货船槽型舱壁的极限承载能力为最大弹性承载能力的１．６倍，这为评价用货船的舱壁强度，提供了依据。     

槽型舱壁极限强度

在过去的十几年中,散货船的损失一直相当严重。其中槽型舱壁在海水压力作用下的崩溃是造成散货船失事的主要原因之一。本文采用通用非线性有限元程序ＡＢＡＱＵＳ,对槽型舱壁极限强度进行了数值模拟。考虑到散货船槽型舱壁结构的复杂性,文中首先讨论了计算模型范围,提出了以三个槽型加上下墩结构为计算模型,代表整个槽型舱壁。其次,计算并描述了槽型舱壁在侧向水压力作用下的弹性变形志弹性应力分布,以及舱壁局部与总体弹性屈     

槽型舱壁极限强度的数值分析

通过采用ANSYS软件,在考虑几何和材料非线性的基础上,对系列槽型舱壁在线性静水压下的极限强度进行了有限元数值分析。讨论了不同槽型角度、板厚、边界约束形式及用钢量等对槽型舱壁极限承载力的影响。经过计算分析发现,槽型角度及板厚的增加均对槽体极限强度和单位用钢量有影响,但前者的增加对槽体极限强度的提高更有效;舱壁约束对结构的极限承载力有较大影响;合理的边界条件能较大提高其结构承载能力。     

极地低温和凹陷损伤下加筋板极限强度的参数敏感性分析

为了快速评估含船冰碰撞凹陷损伤下加筋板在轴向压缩载荷作用下的极限强度，本文采用非线性有限元法对低温凹陷损伤加筋板的极限强度进行研究。根据EH36钢在低温下的材料力学性能试验，通过折减因子评估法，基于完整加筋板在轴向压缩下极限强度的经验公式，提出以加筋板柔度和加筋板壳板柔度为变化参数，采用最小二乘法拟合折减系数，得到低温含凹陷损伤加筋板剩余极限强度的经验公式。结果表明，相比于凹陷长度和凹陷深度，凹陷宽度对加筋板极限强度的影响较大；对比分析凹陷损伤加筋板极限强度的经验公式和有限元法的计算结果，误差较小，验证了船冰碰撞凹陷损伤下加筋板的极限强度快速评估方法的准确性。     

潜艇内部平面舱壁极限承载能力分析

通过对潜艇内部平面舱壁结构在破舱工况下的双重非线性有限元计算,以梁的塑性铰机构理论为基础,揭示了舱壁水平大梁的塑性破坏机理—水平横梁形成四塑性铰极限机构,最终确定其极限承载能力。同时,对舱壁水平大梁抽象出的简单梁进行了极限承载能力的分析,并与舱壁水平大梁进行比较,提出了舱壁水平大梁形成的极限机构不同于简单梁极限机构—三塑性铰机构的原因。     

带有凹坑损伤的圆管构件轴向承载力研究

利用有限元法对海洋石油工业中典型圆管构件在侧向载荷作用下的凹坑损伤进行了模拟,并对带有凹坑损伤的圆管在轴向压力作用下的极限承载力进行了研究.通过有限元计算结果与试验结果的比较,得到一些有意义的结果.本文还对凹坑区域的残余应力对极限承载力的影响进行了研究,并对凹坑区域的理想化进行了探讨,为海洋结构物的设计和安全评估提供了科学依据.     

复合材料船体层合板的极限强度分析

基于更新拉格朗日格式,应用非线性层合三维退化壳元,结合有效的复合材料失效准则、刚度退化模型以及文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,对复合材料层合板在轴向载荷作用下的轴向压缩极限强度问题进行深入研究.讨论了铺层方式、板厚等对极限强度的影响.通过与试验结果进行比较,表明基于文中提出的刚度矩阵奇异判断准则,结合增量更新拉格朗日格式下非线性层合三维退化有限元的计算方法能有效计算复合材料层合板的轴向压缩极限强度,并具有很高的精度.     

客滚船压筋板极限承载力数值计算及敏感性分析

针对新型客滚船上采用的槽型压筋板，利用非线性有限元软件ABAQUS中的risk算法对设置初始压制缺陷的槽型压筋板模型进行受压极限承载力计算。计算发现槽型压筋板中部与焊接扁钢的板边部分所受压屈曲极限承载力不同，因此将槽型压筋板分成2个部分进行研究。通过计算并利用MATLAB对数据回归分析后发现：对于槽型压筋板中间部分，随着槽型间距和压筋板长度的增加，线性屈曲压力减小，受压极限承载力减小，破坏时的最大挠度增加；随着厚度增加，线性屈曲压力和受压极限承载力增加较少，破坏时的最大挠度降低。针对槽型压筋板焊接扁钢的板边部分，缩短板边扁钢与旁边槽型的间距及提高焊接扁钢的腹板厚度均能提高压筋板板边的极限承载压力。设计中可通过在压筋板边焊接扁钢且增加扁钢尺寸或以焊接制造的方式增加槽型高度减小槽型间距，以提高压筋板的极限承载力。     

船体桁材开孔后的极限强度研究

采用非线性有限元直接计算方法,对轴向受压船体桁材开孔后的极限强度进行系列结构计算分析,并基于有限元数值分析结果,提出轴向受压船体桁材开孔后的极限强度的预报公式.计算结果比较表明,该公式更为合理,其预报具有较高精度.     

基于局部横向强度要求的船舶侧向承载板厚度设计研究

液体的压强作用一直是船体外板、液舱舱壁等位置板厚设计的主要考虑因素之一,且可归结为局部板格在侧向载荷作用下不屈服的安全衡准问题。结合理论分析及非线性有限元数值计算,对于受侧向载荷作用的局部板格极限强度的影响,探讨了包括边界条件、大挠度问题及相应的薄膜效应等各种影响因素,论证了一种优化的受侧向载荷作用的船体板厚约束设计公式,该公式经济适用且安全。整个探讨过程为船体结构规范的进一步完善提出了建议。     

UR-S11A对大型集装箱船结构设计的影响研究

国际船级社协会针对集装箱船的新标准UR-S11A已于2016年7月1日正式生效,其对大型集装箱船结构设计的具体影响值得研究。以一艘13 500 TEU集装箱船为例,首先分析了UR-S11A相比UR-S11和劳氏船级社(LR)规范在强度校核上的差异,然后通过对总纵屈服强度、屈曲强度和极限强度的研究分析了新标准对船体结构的影响。结果表明,UR-S11A对在0.3~0.4船长处船体梁的总纵弯曲和极限强度的要求更高,部分纵舱壁板与外板的剪切和屈曲强度以及双层底桁材纵骨的屈曲强度受新规范影响较大。     

散货船碰撞损伤后的剪切极限强度

船体梁受到碰撞损伤后,必须有足够的剩余强度用以抵抗最大外弯矩,同时还需能够承受最大剪力.在众多类型的船舶中,散货船是一种抗剪能力较差的船型.对于其碰撞损伤后纵向剩余极限弯矩的研究已有较多的文献[2-7],而对于碰撞损伤后的剪切极限强度的研究目前还比较少.针对这一现状,本文的主要目的在于分析讨论散货船受到碰撞损伤后的极限承剪能力;分析结构几何尺寸,碰撞损伤形状以及边界条件等各种因素对碰撞破损船体抗剪能力的影响.为了方便起见,文中也给出了相应的回归经验公式.本文同时还推导了一个船体梁碰撞损伤后的初始屈服剪力计算公式.最后,本文以一艘散货船为例,计算分析其碰撞损伤后的抗剪能力,从中得出一些有益的结论.     

Buckling strength assessment of corrugated panels in offshore structures

There is an increasing trend of living quarters in offshore structures being constructed using corrugated panels in order to save construction time and cost. Different from corrugated bulkheads in ship structures, the corrugated panels used in the living quarters are designed in triangular or trapezoidal profile with unequal flanges and with a corrugation angle between 45° and 90°. Industry needs have prompted the American Bureau of Shipping to develop design recommendations for the buckling strength assessment of these corrugated panels. This paper describes the main features and the principles of the recommendations based on ABS experience, along with the technical background. The modeling uncertainty associated with the recommended criteria has been established by comparing the predictions with laboratory tests and finite element analysis results. Two design examples are provided to demonstrate the application of the recommendations.     

平板在组合载荷作用下的极限强度预报的一种简化解析法

船体平板强度在船舶结构极限强度分析中起到十分重要的作用。最近几年，一些作者提出了计算平板极限强度的一种简化解析方法。但绝大部分的研究只考虑了平板纵向受压这一种简单载荷的情况。在我们成功地解决了三向组合载荷(纵、横压缩和垂向均布压力)的基础上，在本文中，我们又进一步将此方法推广到包含面内剪力在内的所有组合载荷分量均存在的一般情况。通过与一些规范公式的比较表明，本文所推导的公式是可以比较精确地预报平板在一般组合载荷作用下的极限强度。这一工作一方面可以为规范中的一些经验公式提供理论依据，另一方面也许可以提供比经验公式更好的外插能力。为了简化使用本文的方法，本文也在大量参数系列计算的基础上给出了一个回归的经验公式。     

Collapase analysis of ship hulls

This paper presents an efficient finite element procedure for the collapse analysis of ship hulls under complicated loads. A set of finite elements, such as beam-column elements, stiffened plate elements, and shear panel elements are developed, directly accounting for the geometrical and material non-linearities and initial imperfections.

Elastic-plastic stiffness matrices for elements have been derived by combining elastic large displacement analysis theories with a plastic hinge model. The buckling and post-buckling behaviour of plates is included using an effective width concept. The procedure is effective, since few mode-points are necessary and numerical integration for evaluating stiffness matrices is avoided. Fracture mechanics criteria are introduced in order to account for tension tearing rupture and brittle failure of the material.

Practical applications to ultimate longitudinal strength analysis of ship hulls and tanker collision analysis are presented. The procedure can also be used for collapse analysis of offshore and onshore structures.     

半潜式钻井平台承载力极限状态设计

以半潜式钻井平台为研究对象,研究承载力极限状态设计方法的应用。文中首先介绍了承载力极限状态、分析方法、强度衡准;然后基于非线性软件ABAQUS,以加筋板架为研究对象,对其极限强度有限元数值仿真的分析方法、初始变形影响、结果分析技术等进行研究,总结形成数值仿真分析技术。在此基础上,分析半潜平台结构模型、载荷模型、边界约束等,研究目标平台在横向分离、纵剪、纵扭三种变形模式下的极限承载力及变形模式;分析等效模型、加筋模型对计算结果、计算效率的影响,提出半潜式平台极限强度工程化数值分析技术。最后,基于部分安全系数准则提出完整半潜式平台结构极限强度衡准,并对目标平台进行评估;总结形成半潜式钻井平台基于承载力极限状态的结构设计技术。     

无加筋平板极限强度的简化解析法与规范公式的比较

无加筋板是船舶结构的主要构件之一，船舶结构强度校核的一项重要内容就是校核各平板单元是否具备足够的强度储备。最近几年，作者们采用弹性大挠度理论和刚塑性分析相结合的简化解析方法，曾给出了板和加筋板格在联合载荷作用下的极限强度计算公式，并与部分实验值相比，吻合较好，但没有与目前船级社所采用的规范计算公式作过比较。现作这一比较工作，也包括与有限元分析的比较；同时对以前所开发的简化解析法又作了进一步的改进，文章报道这一改进结果。最后，采用上述三种方法，对影响平板极限强度的几个主要参数进行了研究，结果表明，简化解析法与规范计算公式吻合较好。     

复杂应力状态下无筋板格极限强度研究

无筋板格是波浪中航行船舶的基本结构单元,精确评估无筋板格极限强度对保证船舶结构安全性具有重要意义.本文基于弹性大挠度理论分析和刚塑性分析,给出了复杂应力状态下无筋板格极限强度计算方法;定性的研究了各参数对无筋板格极限强度的影响;比较了剪应力与其它应力作用的合成分析方法和分离分析方法,验证了分离分析方法的可行性和高效性;开展了本文方法与经验公式及ABS规范公式的比较研究.     

带竖缝钢筋混凝土剪力墙的设计与构造研究

为实现竖缝墙的设计思想，考察带竖缝剪力墙设计方法，提出了补充设计计算和构造措施，包括梁柱连接和梁腹板，应补充受剪强度计算；当受剪强度不满足时，建议增加竖缝墙和钢柱的抗剪件连接，该构造可同时满足安装要求；建议竖缝剪力墙上端与钢梁采用竖向孔高强度摩擦型螺栓连接，以实现竖缝剪力墙不承受竖向荷载，只承受水平力的设计思路．建议参考钢筋混凝土设计规范（GB50010—2002）对竖缝剪力墙受剪承载力进行设计计算．