用整船有限元模型分析方法计算舰船的总纵强度

当舰船设有长度较长但开口较多的上层建筑时,其船体结构的复杂性使船体总强度很难用常规的梁理论方法确定.本文采用整船三维有限元分析方法,通过整船加载和惯性平衡处理,计算出设计目标船的总纵弯曲变形和应力分布,以及上层建筑参与船体总纵强度的有效度,为船体总强度校核提供依据.     

复合材料地效翼船结构设计计算方法研究

[目的]在复合材料地效翼船的结构设计中,目前尚无相应的对其结构进行强度和稳定性评估的规范方法。选取复合材料地效翼船设计中夹芯复合材料主浮舟及机翼这2个关键部件的结构强度及稳定性计算方法开展研究。[方法]重点探讨主浮舟及机翼结构的设计载荷计算方法,以及对应夹芯板的强度衡准、整体及局部稳定性计算方法与衡准。利用建立的计算方法对复合材料地效翼船主浮舟的总纵弯曲强度、机翼结构强度以及稳定性进行算例分析。[结果]结果表明,建立的计算方法可以用于复合材料地效翼船主浮舟和机翼结构的强度及稳定性计算,算例中的复合材料地效翼船设计方案满足结构强度和稳定性要求,经受住了实船试验的考核验证。[结论]所得方法可供复合材料地效翼船结构设计计算参考。     

船楼端部侧壁开口对其参与总纵弯曲影响实验研究

对带较长船楼上层建筑的船体立体分段钢质模型进行了弯曲试验，分别研究了以下三种结构状态下，船楼结构参与船体总纵弯曲时的应力分布：(1)完整船楼；(2)切除船楼端部侧壁板和纵向骨架，保留肋骨框架；(3)仅将船楼端部侧壁板切割分离，保留纵横骨架。得出了较长船楼端部侧壁板切割分离可大大减小船楼上层建筑参与船体总纵弯曲的程度，以及船楼端部开口后船楼上层建筑长度可取为开口内侧之间的长度等有价值的结论。     

船体总纵强度问题的试验分析

为了了解上层建筑在船体总纵强度中的作用和各种不同航行状态下船体的总纵弯曲应力水平，本文通过试验方法对船舶在航行状态下的总纵弯曲强度进行了测试。通过对测试结果分析得出结论：长上层建筑在船体总纵强度中起着重要作用，顶浪和首斜浪是船舶航行的最危险的工况。     

冰载荷和纵倾角对螺旋桨强度的影响

[目的]在冰区航行对船舶螺旋桨强度的要求很高,因此对不同情况下螺旋桨的强度进行研究十分重要。[方法]基于有限元方法,以Workbench为工具,计算在冰区运行的不同纵倾角螺旋桨不同工况下的应力、应变,并在计算前开展网格收敛性研究。[结果]由分析计算结果可知:冰级越低,螺旋桨桨叶受到的冰载荷就越小,应力、应变也越小;部分工况下螺旋桨的应力、应变变化十分类似;较大的纵倾角对螺旋桨桨叶的应力、应变影响较大。[结论]计算结果可为冰区船舶螺旋桨的强度设计提供参考。     

铝合金上层建筑参与船体总纵弯曲的特性研究

铝合金材料具有比重和弹性模量小等优良性能,铝合金上层建筑已广泛应用于高速艇与水面舰艇.本文作者应用有限元方法对铝合金上层建筑参与船体总纵弯曲的特性作了较为详细的计算,得到了在纯弯矩作用下铝合金上层建筑与主体之间的应力分布,及总纵弯曲应力在船舯剖面上的分布,并与钢质上层建筑的计算结果进行了比较.文中通过分析获得的一些结论可为铝合金上层建筑设计提供技术支撑.     

船舶复合材料上层建筑概念设计及力学行为研究

针对船舶轻量化的发展需求,以轻质复合材料夹芯结构作为上层建筑的基础板材,以船用复合材料T形连接和y形连接作为设计节点,通过局部设计节点与基础板架的有机组合完成集成式船舶复合材料上层建筑的概念设计.分析船舶上层建筑的多种受载形式,研究其在波浪环境中联合载荷作用下的力学行为表征和宏观响应特性,预报复合材料上层建筑与主船体之间的相互作用及其对船舶总纵弯曲的贡献效率,为船舶复合材料上层建筑的优化设计、可靠性和安全性分析提供有益参考.     

船舶复合材料上层建筑概念设计及力学行为研究

针对船舶轻量化的发展需求,以轻质复合材料夹芯结构为上层建筑的基础板材,以船用复合材料T形连接和Y形连接作为设计节点,将局部设计节点与基础板架有机组合实现集成式船舶复合材料上层建筑的概念设计。分析船舶上层建筑的多种受载形式,研究其在波浪环境中联合载荷作用下的力学行为表征和宏观响应特性,预报复合材料上层建筑与主船体之间的相互作用及其对船舶总纵弯曲的贡献效率,为船舶复合材料上层建筑的优化设计、可靠性和安全性分析提供有益参考。     

邮轮船体的总纵弯曲强度分析

基于中国船级社(China Classification Society, CCS)《邮轮规范》,在实船验证的基础上,重点研究邮轮船体总纵应力分布、上层建筑有效度和总纵强度评估方法,并指导规范使用。分析邮轮船体结构的特点,明确邮轮的船体结构与其他船型的关键区别,指明邮轮船体总纵强度分析的重点。基于《邮轮规范》中的整船直接计算方法,分析总纵弯曲应力和剪应力的分布规律,指出在设计初期的关注点,归纳上层建筑有效度的变化特性。基于船体梁理论,考虑上层建筑有效度,提出评估总纵强度的有效方法。     

钢制双体客船结构总强度有限元分析

双体客船在海上航行时,不仅会受到纵向弯曲力矩,同时在连接桥处还会受到巨大的横向弯曲力矩和扭矩。为保证船体有足够的强度来抵抗各种外力作用,对在各种工况下航行的双体船进行强度校核显得尤为必要。采用有限元分析的方法对1艘40 m的钢制双体船进行总强度校核,通过对比全船和主船体构件的受力特点,了解该船的应力分布及上层建筑对总强度的影响。根据计算结果可知此船的结构满足规范要求,并在此情况下对结构的优化提出建议。     

舰艇上层建筑强度计算研究

本文应用有限元方法研究了舰艇上层建筑参加总纵弯曲的特性，得到了舰艇上层建筑参加总纵弯曲的特性与主要参数的关系。在初努设计阶段，通过有限元分析，可获得既能满足使用要求，又能达到强度标准的上层建筑型式，为上层建筑的合理选型和优化设计提供依据。     

邮轮典型开孔高腹板板架结构极限强度分析

[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性。[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺陷、纵桁规格、腹板开孔对板架纵向受压极限承载能力的影响规律。[结果]发现薄板板架对于初始缺陷更为敏感且不同于厚板板架的初始变形模式,纵桁对纵压极限能力贡献度较大,纵压极限承载能力对开孔比例、开孔形状敏感性较低,开孔位置决定崩溃破坏屈曲带的位置,进而揭示了开孔高腹板板架的破坏失效模式。[结论]所得甲板初始缺陷、纵桁几何尺寸、腹板开孔诸因素对开孔高腹板板架极限强度的影响规律,可为邮轮结构轻量化设计及安全性评估提供指导。     

轻型复合材料上层建筑与钢质船体连接结构设计分析

[目的]设计可靠、有效的复合材料上层建筑与钢质主船体连接结构是复合材料上层建筑在舰船上应用面临的难点之一。[方法]综合考虑各种连接结构的优、缺点,采用"π"型双螺栓、双剪切连接形式设计复合材料与钢连接结构。提取上层建筑与主船体连接位置在浪花飞溅冲击载荷作用下的垂向反力及弯矩作为设计载荷,利用有限元软件ANSYS校核2种工况下的强度。[结果]计算结果表明,各项需要考核的应力指标均小于材料的极限应力,并且保留了一定的安全裕度,所设计的连接结构较为合理、可靠。[结论]在2种设计工况的强度校核中,泡沫芯材剪切应力的安全裕度最小;对于芯材较厚的夹芯板,泡沫芯材的剪切应力是薄弱环节,故在设计复合材料夹芯板连接结构时,应重点关注芯材的剪切问题。     

双向受压裂纹板剩余极限强度分析

[目的]船舶在航行过程中船底板等船体结构除了受到纵向弯曲应力以及舷侧外板传递的横向水压力载荷影响外,还因焊接及应力集中容易产生裂纹,使船体结构的承载能力降低。为此,[方法]通过数值计算,研究双向受压载荷作用下含中心裂纹船体板的剩余极限强度。首先,提出计算含裂纹船体板剩余极限强度的参数化函数模型;然后,计算和分析影响其强度的因素,如裂纹长度、倾角和船体板细长比、长宽比以及横纵载荷比,并提出倾斜裂纹的有效投影长度参数;最后,基于计算结果,拟合得到双向受压载荷作用下含中心裂纹船体板的剩余极限强度计算公式。[结果]结果表明,运用计算公式得到的结果具有较高的精度,[结论]可用于对实船上含中心裂纹船底板纵向极限承载能力的计算分析。     

总纵强度直接计算方法在滚装船上层建筑设计中的应用

介绍一种有限元直接计算方法,采用该方法分析滚装船上层建筑和主船体连接过渡区域的总纵强度问题。基于船级社规范的要求和已有研究成果,通过自编程序对滚装船的上层建筑外板和主船体过渡区域的结构进行计算分析,并对结构形式进行优化。计算结果满足船级社规范的要求,可供滚装船在设计初期考虑总纵应力的影响,从而合理布局,避免后期大量修改,提供设计参考。该自编程序能实现快速施加全船总纵弯矩,提高计算效率。     

内河汽车运输船结构强度直接计算

以1艘船体纵向结构在船舯0.6倍船长范围内存在突变的内河汽车运输船为研究目标,根据规范要求,对目标船艉部机舱前端壁结构突变区域的强度进行评估,考虑目标船舷侧存在较大开口,且连接上层建筑甲板间的立柱较弱,上层建筑无法完全参与总纵强度的特点,对目标船舱段模型进行适当简化,提出计算端面修正弯矩的简单方法,计算分析目标船突变区域的结构强度。     

长上层建筑计入船体梁总纵强度研究

目前许多船型设计长上层建筑,主船体舷侧一直延伸到上层建筑甲板。规范进行船体梁总纵强度评估时,会涉及船体横剖面剖面模数和船体梁弯曲正应力的计算方法。综合考虑上层建筑有效度和剖面折减系数,研究了长上层建筑参与总纵弯曲的船体梁理论,应用了长上层建筑和主船体弯曲正应力的计算方法,验证了该方法对具有多层长上层建筑甲板船型的适用性,可应用于对具有长上层建筑的船舶初步设计校核。     

船舶总纵极限强度可靠性分析

船体梁的总纵弯曲失效是船舶最严重的破坏事件.本文引入随机过程理论,确定表征船舶总纵弯曲载荷和强度各随机变量的概率分布及统计特征.针对船体梁总纵弯曲的失效模式,利用JC法、复合形法及MonteCarlo法对船体结构强度进行可靠性分析,并对结果进行对比分析,都较好地满足了精度要求,为船舶总纵强度可靠性分析提供理论依据.     

长甲板室和船主体总纵弯曲理論和其在設計上的应用

本文目的,是为用計算方法确定船舶长上层建筑(长甲板室这里也简称上层建筑)参予船舶总纵弯曲的有效程度。过去几年內,虽然有不少关於长上层建筑参於总纵弯曲論文的发表,但本文则初次根据船舶实际負荷条件及考虑到长甲板室下的仓壁等的影响提出了长甲板室总纵弯曲理論及其在設計上的应用。     

对中速艇甲板室设置伸缩接头的思考

根据国内各舰船规范对舰船甲板室设置伸缩接头的有关规定，回顾并揭示了早期舰船甲板室设置伸缩接头的原因及后来在中速艇上的使用情况。在现有中速艇甲板室结构设计实践和大量实艇使用情况的基础上，运用ANSYS整船计算技术，对某快速巡逻艇实船总纵强度计算结果进行了理论分析。通过分析，在中速艇的主船体采用钢质结构，上层建筑或甲板室用铝质结构的情况下，当总纵弯曲发生时，其铝合金甲板室的总纵弯曲应力远小于钢质主船体的最大总纵弯曲应力，因此，可证明铝合金上层建筑或甲板室的总纵强度一般是没有问题的，可以不设置伸缩接头。