大型船舶钨极氩弧重熔工艺应用

疲劳破坏是船体结构的主要破坏形式之一。改进结构节点的设计和施工工艺,可保证船体结构中受交变载荷作用的构件有足够的疲劳寿命。钨极氩弧(Tungsten Inert Gas, TIG)重熔是改善结构节点焊后疲劳强度的有效方法。与目前船上常用的几种改善疲劳强度的方法进行分析对比,对TIG重熔工艺的重要性进行充分论证,获得实施TIG重熔工艺的技术标准和操作要点。TIG重熔工艺不仅改善结构节点疲劳强度,而且为建造具有较长疲劳寿命的大型船舶找到一个行之有效的方法,可产生良好的经济和社会效益。     

基于《船体结构疲劳强度指南》的有限元改进算法

根据中国船级社《船体结构疲劳强度指南》(2021)的基本原则对疲劳载荷进行计算模拟,使通用疲劳有限元分析软件包MSC.FATIGUE所需的输入更为精确.结合具体算例进行有限元疲劳强度核算,以改善热点疲劳应力区域计算结果.该船体结构疲劳强度有限元改进算法对于船舶工程中的实际应用具有参考价值.     

基于谱分析方法的月池角隅结构疲劳强度分析

随着海洋油气资源开发的深水化和海洋工程船舶的大型化,船体结构的疲劳强度问题日益突出,尤其是月池角隅区域结构的疲劳问题,一直是业内关注的热点。论述了谱分析方法的基础理论,并以基于谱分析方法的疲劳强度评估流程为主线,对疲劳强度计算的完整过程作了较为详细的说明。以某深水多功能水下工程船为例,基于谱分析方法对目标船月池角隅区域船体结构进行了细化节点的疲劳强度分析,计算获得其疲劳累计损伤度和疲劳寿命值,并对于疲劳危险节点进行了结构优化。该研究为类似月池角隅区域船体结构的设计提供了可行的方法。     

基于热点应力法的船舶结构疲劳分析系统开发

船体结构的热点应力疲劳分析过程比较复杂,按照CCS《船体结构疲劳强度评估指南》实施起来比较困难。因此采用MSC.Patran二次开发语言PCL进行编程,开发船体结构热点应力疲劳分析系统,实现了扣除腐蚀余量、荷载计算、施加疲劳荷载、提取结果及分析的自动化,大大提高了船体结构热点应力疲劳分析的效率。     

船体总段对接焊缝结构疲劳寿命分析评估

船体的分段模块化建造模式正逐渐成为现代造船的主流模式.为充分发挥这一造船模式的效率和优势,分段合拢中的对接形式也从以往的"阶梯式"开始往"一刀齐"方式转变.本文根据中国船级社的船体结构疲劳强度指南,基于热点应力S-N曲线法的疲劳累积损伤理论,对某舰船的总段对接焊缝进行了疲劳强度和疲劳寿命的计算分析.结果表明,该舰船在总段合拢中采用纵骨与板同一截面的对接形式,其结构的疲劳性能与传统的纵骨与板交错布置的对接形式相当.本文结论为在区域造船总段合拢中推广纵骨与板同一截面工艺提供了参考依据.     

断裂力学在船舶结构疲劳评估中的应用

疲劳失效是船舶结构失效的主要形式,由于船舶结构长期处于海浪、洋流等变应力载荷作用下,导致船体结构产生应力集中和疲劳破坏。为了提高船体结构的使用寿命,改善船舶质量,对船舶结构进行疲劳评估非常有必要。本文系统的介绍了机械结构的疲劳强度评估方法和断裂力学理论,在有限元分析软件Ansys平台上建立了船舶中部肋板的有限元模型,并基于断裂力学对该结构进行有限元分析仿真。本研究提高了船舶结构疲劳评估的精度,有利于延长船舶的使用寿命,降低船体维护成本。     

Development of huh structure fatigue analysis system by hot spot stress method

船体结构的热点应力疲劳分析过程比较复杂,按照CCS《船体结构疲劳强度评估指南》实施起来比较困难.因此采用MSC.Patran二次开发语言PCL进行缩程,开发船体结构热点应力疲劳分析系统,实现了扣除腐蚀余量、荷载计算、施加疲劳荷载、提取结果及分析的自动化,大大提高了船体结构热点应力疲劳分析的效率.     

LNG船疲劳强度评估及低温影响的讨论

以某LNG船为研究对象，建立三舱段有限元模型，并根据美国船级社薄膜型LNG船体结构疲劳强度指南，基于SN曲线法的疲劳积累损伤原理，分别采用名义应力和热点应力法，对船体典型节点进行疲劳强度评估，同时对计算结果进行分析；讨论低温下材料性能改变对节点疲劳寿命评估的影响。研究表明，采用常温下SN曲线进行LNG船疲劳强度评估是合适的。     

采用简化方法的船体结构疲劳强度校核

本文介绍用简化方法进行船体结构疲劳强度校核的基本原理。这一方法已为中国船级社近期编制的《船体结构疲劳强度指南》所采纳。文中介绍了疲劳载荷的计算,疲劳应力的计算及疲劳累积损伤的计算,并给出例题说明这一方法的具体应用。     

多型船体主要构件端部肘板在等载荷条件下强度及疲劳寿命的对比

为比较船体主要构件端部不同连接形式的区别,采用MSC_Patran软件[1],通过有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法[2],在同等载荷条件下,分别对多型肘板连接形式进行常规强度计算以及疲劳强度计算,得出主要船体构件及肘板上的应力分布和疲劳寿命,进行分析对比.     

8530TEU集装箱船舱口盖局部结构疲劳分析

对集装箱船舱口盖的局部结构疲劳载荷计算进行分析,基于S-N曲线提出疲劳寿命的分析方法,并对某8530TEU集装箱船的典型舱口盖结构进行计算,根据结果对结构作有益的改进。     

Free and forced vibration analyses of ship structures using the finite element method

With increases in ship size and speed, shipboard vibration becomes a significant concern in the design and construction of vessels. Excessive ship vibration is to be avoided for passenger comfort and crew habitability. In addition to the undesired effects on humans, excessive ship vibration may result in the fatigue failure of local structural members or malfunctioning of machinery and equipment. The propeller induces fluctuating pressure on the surface of the hull, which induces vibration in the hull structure. These pressure pulses acting on the ship hull surface above the propeller are the predominant factor for vibrations of ship structures are taken as excitation forces for forced vibration analysis. Ship structures are complex and may be analyzed after idealization of the structure. Several simplifying assumptions are made in the finite element idealization of the hull structure. In this study, a three-dimensional finite element model representing the entire ship hull, including the deckhouse and machinery propulsion system, has been developed using solid modeling software for local and global vibration analyses. Vibration analyses have been conducted under two conditions: free–free (dry) and in-water (wet). The wet analysis has been implemented using acoustic elements. The total damping associated with overall ship hull structure vibration has been considered as a combination of the several damping components. As a result of the global ship free vibration analysis, global natural frequencies and mode shapes have been determined. Moreover, the responses of local ship structures have been determined as a result of the propeller-induced forced vibration analysis.     

薄膜型LNG船交变温度载荷下疲劳分析

海上环境引起的船体外板温度昼夜交替变化及装卸载会造成薄膜型LNG船温度应力交替变化。采用综合温度折算法确定船体外板典型昼夜温度,并针对薄膜型LNG船温度场分析建立三舱段有限元模型及底边舱折角区域精细模型,采用子模型法计算出各典型温度下的结构温度应力。研究结果表明底边舱折角处温度应力与船体外板水线面上下的温度差异呈良好的线性关系,船体外板温度的日周期性变化及装卸载引起的温度交变应力对船体结构疲劳强度影响不大。     

复杂舱室船舶节点结构疲劳强度评估方法研究

由于使命或功能要求的不同,有些船型具有复杂的舱室划分和结构,其节点的结构形式和数量众多,在设计分析过程中发现节点的应力集中和疲劳问题突出.因而,在对具有复杂舱室的船舶进行疲劳强度评估时,需要考虑的疲劳校核部位相应增多.针对疲劳校核部位选取的问题,本次研究提出基于全船有限元基本网格节点进行疲劳节点筛选的方法.另外,本文以由上述筛选方法筛选出的船舶强框架结构位置处的热点为例,给出了该结构处圆弧过渡位置的4种细化方式;并参照中国船级社2015版《船体结构疲劳指南》,给出了复杂舱室船舶节点结构疲劳强度评估的整套方法.     

考虑腐蚀与疲劳损伤的船体总纵极限强度与可靠性分析

本文定量考虑了腐蚀与疲劳两类损伤对船体结构随时间变化的情况,并建立了船体总纵极限强度与时变可靠性的计算方法。对一条实船的分析说明,腐蚀和疲劳损伤虽然短时间内的破坏并不显著,但积累到一定程度,对船体结构的影响相当大。采用可靠性评估的方法,对船体总纵强度的安全水平可作出合理的评价。     

Fatigue strength improvement for ship structures by Ultrasonic Peening

Ultrasonic Peening has attracted recent attention as a fatigue strength improvement method. The main features of Ultrasonic Peening are generation of compressive residual stress and smoothing of weld toe radius. However, for ship structures, various loads act on the hull structure over a ship??s life, including the construction period, and the compressive stress field of structural members generated by Ultrasonic Peening may change. In order to verify the technique's benefits to ship structures, the influence of load history on the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening needs to be clarified. In this paper, the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening for welding joints were confirmed by experiments with several joint type specimens. In addition, fatigue tests modeling launching, when the stress conditions of a ship's structure changes significantly, were carried out in order to clarify the influence of load history in a ship??s life. Consequently, some cases that have the possibility of decreasing or increasing the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening were clarified, and some efficient methods of Ultrasonic Peening for ship structures were suggested.     

物探调查船舱室噪声预报及控制方案研究

分析舱室噪声的主要贡献源有助于采用合理的降噪措施。采用统计能量分析方法对某型物探调查船全船舱室噪声进行数值计算。通过分析能量传递路径,发现该船多数舱室的噪声主要贡献源为主柴油发电机组振动引起的结构噪声。依据此特点,讨论兼顾主柴油发电机组减振和舱室噪声控制的负泊松比蜂窝浮筏隔振隔声方案。研究表明,采用负泊松比蜂窝浮筏隔振措施能够显著减小主柴油发电机组振动导致的船体甲板的振动强度,进而减小船舶舱室噪声。     

船体在疲劳和腐蚀损伤下的可靠性

在疲劳和腐蚀作用下，船体梁舯剖面模数折减，导致极限承载能力下降，在此基础上进行可靠性分析。文中腐蚀率是一个有常数平均值的随机变量，疲劳裂纹根据Paris公式计算，当静水弯矩和波浪弯矩的组合值超过船体梁极限承载能力时，发生船体梁失效。以一艘散货船为例，计算其可靠性随时间的变化。计算结果可为船东和船级社评估船舶营运期间疲劳和腐蚀对船舶可靠性的影响提供参考。     

40000dwt散货船设计阶段船体振动分析控制

在40 000 dwt灵便型散货船设计建造过程中,为了控制船体出现的有害振动,对船体总体振动、上层建筑总体振动及船体艉部局部结构进行了振动预报分析.对船体总体振动和上层建筑总体振动进行分析,避免与主机和螺旋桨激励发生共振;对于船舶艉部结构,重点关注上层建筑各层甲板工作和生活等重要区域的振动情况,采用结构有限元法分析各层甲板的振动特性,设计时通过调整局部结构刚度并保证一定频率储备来避免共振,为船体结构减振设计提供依据.本文给出了设计阶段船舶总体、上层建筑总体及局部结构振动计算分析方法和过程,可对船舶设计者提供有益的参考.     

集装箱船振动及响应分析

介绍了模态频率响应有限元计算方法的基本理论,以多用途集装箱船为目标船,通过建立全船三维有限元模型,用频率响应法得到船体结构的振动响应.文中还讨论了激励与响应关系、水动质量、阻尼、频率响应计算有效频率数选取等问题,以精确预报船体结构振动及响应.本文采用的分析计算方法对目标船结构振动及响应预报值,与实船试验数据具有很好的一致性.