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。     

船体薄壁梁的二次剪流和二次扭矩

将船体作为阶梯薄壁梁,用薄壁梁的约束扭转理论进行扭转强度分析的方法,是目前国内外造船界普遍使用的方法。 本文讨论了翘曲约束引起的二次剪流的计算问题,提出了一个适于用电子计算机计算的规格化的方法,并简单介绍了依据此方法编制的计算程序。 本文还通过对二次剪流直接积分,证明了二次扭矩和双力矩之间的微分关系式在具有闭室的薄壁梁的情形下同样成立。     

船体梁约束扭转极限承载力计算的简化逐步迭代法

船体梁约束扭转极限承载力计算由于问题复杂至今未有理论解，只能用非线性有限元方法计算，效率很低。论文通过对25块实船板格的非线性有限元分析，引入板的柔度系数，构建了加筋板格的剪切应力与应变关系，提出了船体梁约束扭转的变形和应力假设，构造了船体梁约束扭转的简化逐步迭代计算方法，编制了相应的计算程序。实船算例表明，所提出的剪应力与应变关系和约束扭转极限承载能力的计算方法与非线性有限元方法相比，具有较高的精度和效率，可应用于船舶与海洋平台结构以及各类薄壁梁约束扭转极限强度的计算。     

循环弯曲载荷下船体梁的极限纵强度

根据生破坏的强度准则，详细讨论了循环弯曲载荷下船体梁的非弹性变形性能。给出了循环弯曲载荷下船体梁极限强度的简化分析方法。进行了纵筋加强箱形薄壁梁模型的循环弯曲试验。理论计算与试验结果作了比较，两者吻合较好。     

船体梁扭转极限承载能力的有限元分析

在船体梁扭转极限承载能力的有限元计算中,对于比较大而且形状复杂的结构,需要采用足够多的单元数来模拟其真实的破坏模态,因而会耗费大量的CPU计算时间和硬盘空间,并且往往因为单元数太多而使数值计算变得不现实.本文采用弹塑性有限元对箱形薄壁梁进行了一系列扭转屈曲数值计算,分析了不同参数对箱形薄壁梁极限扭矩的影响,根据计算结果提出了一个修正粗糙网格有限元计算结果的修正系数,采用此修正系数可以在数值计算中节省大量的CPU计算时间和硬盘空间.     

6520 TEU集装箱船船体温度变形

以6 520TEU集装箱船为研究对象,分析大连、上海和广州等3个地区夏季和冬季多种环境温度下的船体变形,讨论日照因素对船体变形的影响。将船体简化为变剖面阶梯型薄壁梁,采用热传导理论求解船体剖面结构温度分布,并将温度载荷等效为船体梁弯矩和轴向力,计算船体温度变形。计算结果表明,船体温度变形在夏季呈中拱、冬季呈中垂,日照因素显著增加船体变形,船体左右舷不均匀日照将引起水平弯曲变形。     

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.     

应用半无矩壳理论进行船体应力-变形分析及模型试验研究

本文将半无矩壳理论加以扩展,应用于变断面、具有剖面突变的复杂船体结构分析中。应用加权余量法推导出单元刚度矩阵和单元载荷矩阵。给出了棱柱形舱段、非棱柱形舱段和横舱壁三种单元模型并编制了计算程序。本文的方法比薄壁梁理论更加精确,且能综合考虑船体弯曲、扭转及横向变形的耦合响应。通过模型试验和分析比较,表明本文方法比常规有限元法具有数据量小、计算速度快等优点。     

大开口船弯扭耦合振动分析

本文探讨了用计及剪切和翘曲影响的薄壁梁有限元方法来计算大开口船弯扭耦合振动的特性,导出了抗扭箱对增加船体扭转附加刚度的计算公式,并作了数值计算和实验研究。按本文方法编制的计算程序,除能进行弯扭耦合振动分析外,还能计算垂向或水平扳动以及扭转振动。     

5500TEU集装箱船扭转强度分析

综合考虑集装箱船扭转强度分析的几种通用方法,以5 500 TEU集装箱船为例,采用基于薄壁梁约束扭转理论的SDASH软件分析在斜浪状态下由波浪扭矩引起的翘曲正应力,再与船体梁弯曲正应力叠加,考察该船的船体梁总纵强度,进行总体扭转强度分析。认为从提高剖面的扇性惯性矩出发,增加相应构件的板厚,对提高大开口船型的扭转强度具有明显的效果。     

采用薄壁梁模型的高速船板条梁弹性碰撞过程分析

从理论的角度以高速船的弹性碰撞问题为对象,将船体板架简化为板条梁结构,建立了薄壁梁-刚性墙碰撞模型,分析了其初始条件及边界条件,并对控制方程进行了数值求解.对给定算例进行了计算和结果分析,考虑并讨论了不同初始速度及初始缺陷对碰撞过程的影响.     

船体薄壁梁的扭转刚度矩阵及其在弯矩分析中的应用

本文基于闭口薄壁杆件扭转时翘曲与扇性坐标间的普遍关系:ω=-θω,导出了薄壁梁约束扭转时的刚度矩阵,以及扭转与拉(压)、弯曲的组合刚度矩阵,并将此组合刚度矩阵用于船体梁的弯扭分析中,导出了通用的坐标转换矩阵。文中的结果比现有的结果更为合理并具有普遍性。推导中对闭口薄壁断面的双力矩概念还提出了一些补充的看法。     

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。     

船体薄壁梁剖面特性参数计算方法

讨论船体薄壁梁剖面特性计算的4种主要方式，并以一个“标准”的船体剖面对采用各种计算方式得到的剖面特性参数的结果进行比较和分析，说明在大开口船舶弯扭组合强度计算分析中，采用等效板厚的方式引起的误差不大。     

基于HOTTEL日照辐射模型的船体温度变形预报方法

基于HOTTEL日照辐射模型,提出计及日照因素影响的船体温度变形预报方法,根据赤纬角和太阳时角等参数计算船体表面日照辐射强度,与二维稳态热传导理论和薄壁梁弯曲理论结合,计算船体梁水平和垂向弯曲变形。以某典型超大型油船为例,计算不同季节考虑日照辐射的船体变形,预报结果与有限元计算结果在夏季和冬季分别相差约3.97%和14.29%,满足工程应用要求。     

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.     

基于船体梁的船体弹性变形预报方法

将船体简化成一根两端完全自由、质量和刚度沿船长方向分布不均匀的变截面梁,采用迁移矩阵法算出船体梁的固有频率和振形;将三维势流理论和结构动力学方程相结合,求出船体振动的主坐标,再利用模态叠加原理得到计算点的幅频位移响应;利用谱分析方法计算不同工况时的船体变形,并根据雷利分布得到其统计值。以某船为例,利用该方法计算船体相对变形,并对结果进行分析,得到了船体变形随着航速大小和浪向角改变的规律。     

NK发布集装箱船船体梁扭转强度评估修订指南

NK发布集装箱船船体梁扭转强度评估修订指南．该指南是集装箱船结构指南的组成部分。2011年，NK开始全方位审核和更新集装箱船结构指南。该指南总共由四项单独的指南组成，包括集装箱船结构强度直接计算指南，船体梁扭转强度评估，疲劳强度评估以及极限总纵弯曲能力评估。船体梁扭转强度评估指南修订版本可以免费在NK网站上获得。     

船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析

本文基于梁-柱理论、理想弹塑性假设、平面假设和塑性铰理论建立了拉伸和压缩加筋板单元的标准应力-应变关系曲线，开发了船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法。应用该简化方法编制的计算程序较为详细地分析了五条船截面／箱型梁模型的总纵极限强度，结果表明本文开发的简化逐步破坏方法和计算程序是正确可靠的，可供船体结构设计参考和使用。     

船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法

本文基于Smith方法,应用梁-柱理论、理想弹塑性假设、平截面假设和塑性铰理论建立了加筋板单元的应力-应变关系曲线,导出了船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法并编制成FORTRAN计算程序.应用作者导出的简化逐步破坏分析方法分析计算了Reckling 23号模型总纵极限强度.计算结果表明,本文导出的简化逐步破坏分析方法和计算程序正确可靠,可供船体结构设计和使用.本文还对船体结构总纵极限强度的影响因素进行了分析,其中包括加筋板单元的载荷-缩短行为、横向压力、材料屈服强度和腐蚀等.