大型集装箱船整船有限元分析计算技术研究

本文在研究大型集装箱船整船分析的基础上,总结研究和发展了二种集装箱船整船有限元分析时调整节点力和惯性平衡的处理方法.对于正确地进行大型集装箱船整船结构强度直接计算具有指导作用和实用价值.同时本文提出了对集装箱船整船结构强度分析的分工况计算和应力合成技术,可应用于集装箱船的整船结构有限元计算分析.     

4590车位汽车运输船结构设计中的几个问题

本文通过对４５９０车位汽车运输船实船结构设计的介绍,初步探讨阳汽车运输船结构强度中存在的问题及其解决方法。其中包括初步设计时船体静水弯矩确定,纵向构件的局部载荷取法、船体骨架形式的选定、高强度钢应用、车辆甲板桁材系统设计以及风管处甲板开口的加强等。本文还着重介绍了一种船体处于歪斜状态下的疲劳问题的简化计算方法、供船体结构初步设计时应用。     

8000t级海推船体结构强度计算

按照等效设计波的概念由给定的波浪参数对波浪载荷进行直接计算，根据模型试验得到的顶推载荷，利用惯性释放功能，对8000t级江海直达推船进行全船结构强度，特别是顶推装置连接部位的局部强度进行有限元直接计算分析，依据CCS有关规范和指南进行结构强度的衡准。     

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.     

大开口船波浪载荷长期预报和弯扭强度整船有限元分析

大开口船全船弯扭联合变形与应力的精确计算，必须在整船结构模型上完成。本文以一艘5万吨级大开口船为例，用三维流体动力计算程序进行了波浪随机载荷的长期预报，并在此基础上导出设计波参数组，进而在全船整体结构有限元模型上计算了船体结构在各设计波上的应力分布，并采用嵌入精细舱口角区有限元网络的方法，在整船分析的同时计算出舱口角的应力集中值，获得了船体结构强度的详尽信息。文中阐述了波浪载荷的特点，设计波的确定，浮体完整结构计算的惯性平衡及大开口船的全船计算方法。     

22 000m3液化气船整船和舱段三维有限元强度分析

对２２０００ｍ＾３液化气船进行了整船和舱段三有限元强度计算分析,建立了整船和船体主舱段的三维有限元结构模型。并通过节点力的自动加载技术和惯性平衡处理技术建立有限元模型的节点载荷,在中拱和中垂弯矩作用下,计算出本在压载和满载工况下的船体应力和变形,是后通过对本舱舱段的边界处理技术,计算出受船体总强度的船体舱段局部强度,对船体强度出判断,为改进船体结构设计提供依据。     

薄膜型LNG船晃荡冲击局部强度分析建模方法研究

为保证薄膜型LNG船(No96型)的营运安全,除绝缘箱外,还有必要对晃荡冲击载荷作用下船体结构进行局部强度分析.考虑到分析对象的不同,同时为了简化有限元模型和降低船体结构局部分析的计算工作量,针对船体结构局部强度分析中绝缘箱建模范围,树脂绳模拟方式以及绝缘箱网格基本尺寸提出了建议并进行了可行性验证.研究表明,建议方法可以在满足计算精度的前提下,极大减少船体结构局部强度分析的工作量,可为晃荡冲击载荷作用下薄膜型LNG船(No96型)船体结构局部强度分析及相关规范制定提供有效的参考.     

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。     

大型小水线面双体船结构强度有限元分析研究

针对某5 000吨级小水线面双体船,分别采用规范载荷计算方法和波浪载荷直接计算法进行整船有限元分析。给出了2种方法的使用建议,并对2种方法的屈服强度计算结果进行探讨,对计算结果的差异性进行分析。研究结果可为小水线面双体船的整船有限元计算和结构设计提供参考。     

双体船波浪载荷及强度计算分析

双体船在横浪与斜浪中会遭受比较严重的横向弯矩和扭转力矩作用,此时双体船的强度对其安全性至关重要。本文采用波浪直接计算方法对本船在航行海区进行波浪载荷长期预报,得到各强度工况计算设计波。采用直接计算方法对双体船进行了总纵强度、横向强度和扭转强度的整船有限元分析,对计算结果分析该船在各工况下的应力分布,结果表明该船结构强度满足要求,但高盈利区域出现在抗扭箱与片体连接处,针对该危险区域提出修改方案,为其他类似船舶设计提出参考意见。     

Numerical prediction and mitigation of out-of-plane welding distortion in ship panel structure by elastic FE analysis

As an application to predict and mitigate the out-of-plane welding distortion by elastic FE analysis based on the inherent deformation theory, a panel structure of a pure car carrier ship is considered. The inherent deformations of different types of welded joints included in this ship panel structure are evaluated beforehand using thermal elastic plastic FE analysis. Applying idealized boundary condition to focus on the local deformation, elastic FE analysis shows that the considered ship panel structure will buckle near the edge and only bending distortion is dominant in the internal region. In order to mitigate out-of-plane welding distortion such as buckling and bending, straightening using line heating is employed. In the internal region, only inherent bending with the same magnitude as welding induced inherent bending is applied on the opposite side of welded joints (fast moving torch). On the other hand, only in-plane inherent strain produced by line heating is introduced to the edge region to correct buckling distortion (slow moving torch). The magnitude of out-of-plane welding distortion in this ship panel structure can be minimized to an accepted level.     

11.5万dwt散货船结构设计研究

针对IACS所发布的散货船共同结构规范(CSR),进行Mini-Cape型散货船的结构设计工作。为补偿该船扁平型横剖面的特征对总纵强度的不利影响,在设计前期对分舱进行了优化,控制了设计弯矩。在此基础上,结合CSR要求对结构设计进行了优化,开展了结构设计和强度校核工作,为控制全船空船重量奠定了良好的基础。     

船舶纵向下水船底结构局部加强研究

大中型船舶纵向下水时,往往会因支墩反力过大而需要检验船底局部强度和进行局部结构的加强.文章通过若干实船下水的墩反力计算及加强结构的设计和分析,提出了合理布墩和加强设置的若干原则,并以某汽车运输船为例,进行了船底局部结构三维有限元结构强度和稳定性的对比分析.结果表明,提出的结构加强原则和措施是合理、有效的.     

基于参数化表达的船舶结构有限元分析方法

针对船舶的结构特点,文章提出了一种船舶结构参数化有限元分析方法,解决了常规方法中建模效率低以及建立的模型难以修改等问题.该方法运用面向对象的编程技术封装了建模过程中诸如网格划分、构件连接处理等复杂的操作,从而提高了建模的效率.采用参数化的方法建模,在设计的整个周期内都可以通过参数对整个船体结构模型进行修改.建立参数化结构模型与专业有限元软件的接口,通过有限元软件完成结构有限元分析.通过对一条散货船的有限元分析,证明了该方法相对于传统方法的优越性及其工程实用性.     

船体强度三维有限元分析的载荷直接计算和验证

采用载荷直接计算法对鞭船船体强度进行三维有限元分析，并用该船的实航测试数据和“船体梁理论”进行了验证和讨论。     

基于FORAN的船体结构底层数据结构分析

随着三维设计系统应用的深入,基于其底层数据,尤其是结构数据进行二次开发的需求逐渐增多。针对主流的船舶设计系统FORAN,首先对其船体专业模块之间的关系及FHULL船体结构模块建模方式进行分析,明确底层数据研究的对象,也就是模型的各种重要属性。然后,通过模型分析及数据库监控等方法,确定与结构模型密切相关的数据表,进而对这些表的内容、差异性以及关联关系进行详细分析。最后,根据对表的分析结果,结合模型材料属性的解析给出其应用方法。对船体结构底层数据的研究结果,既可用于模型各种属性的解析及其深度利用,又可用于对FHULL模块异常错误的底层处理等方面。     

船舶结构高阶动力分析的模型简化方法研究

针对船舶结构动力分析的模型简化条件及方法进行研究,通过讨论阻尼对结构动力响应分布的影响,从波动角度研究了以局部结构代替整体模型进行动力分析的模型简化条件,提出了船舶结构高阶动力分析模型简化的行波法.研究表明,阻尼可降低结构的动力响应,并使结构动力响应随距激扰力作用点的距离呈指数函数衰减;结构动力模型能否简化很大程度上取决于阻尼、激扰频率及结构物理参数等条件,激扰力在简化模型与原结构中产生的弯曲波传播距离相差整数倍波长时,简化模型的动力响应可最大限度地与原结构保证一致,进而提出了均质结构及板架等复杂结构动力分析的模型简化定量方法一行波法;并采用算例验证了其有效性.     

基于蚁群算法的大型油船中剖面结构优化设计

采用蚁群算法对大型油船中剖面结构进行了优化设计,选取了纵骨型号等18个设计变量,建立了以单位长度中剖面构件重量最轻的目标函数,根据DNV(挪威规范)提取了总纵强度等29个约束条件,从而建立了大型油船中剖面结构优化模型。改进的蚁群算法对该模型进行优化计算,该船的中剖面纵向结构单位长度的重量减轻3.35%,结果表明蚁群算法是行之有效的。     

新型电力推进车客渡船设计分析

为满足长江车客渡运业对安全、环保、节能减排、车辆重载及经济性的发展需求,通过主尺度、船型、阻力推进、操纵性、船体结构等方面的数值分析与性能优化,结合电力推进系统的系统特性、系统架构、储能装置、变速发电等关键技术分析,设计了综合经济技术优良的新型电力推进车客渡船,实现了船舶重载能力和载重量提高而空载重量降低,操纵性能优化,营运安全性更高,节能减排效果明显。新型电力推进车客渡船设计与优化分析可为电力推进内河车客渡船的设计提供一定参考。