潜艇耐压液舱结构稳定性的初步研究

用有限元法分析研究潜艇耐压液舱结构的稳定性问题，通过实例分析，证实所采用的应用软件是可靠的，并指出了该区结构不存在总稳定问题，保证应力强度的耐压船体壳板，密加纵骨的耐压液舱壳板及密设加强筋的实肋板局部稳定性都是有保护的。由此可见，耐压液舱结构稳定性不是矛盾的主要方面，结构的安全性主要受制于应力强度。这些结构对耐压液舱结构的设计有重要意义。     

潜器耐压液舱结构有限元分析

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据。     

耐压液舱结构强度与稳定性

应用有限元方法对纵骨式耐压液舱结构进行系列计算,通过多参数多工况方案对比分析,详细讨论了耐压壳板半径、液舱壳板半径、耐压船体壳板板厚、液舱壳板板厚、相邻实肋板间距、相邻纵骨间距等参数对液舱壳板和耐压船体壳板结构强度和稳定性的影响,研究结果可供潜器耐压液舱结构设计参考,并为进一步完善耐压液舱结构的理论计算方法提供依据.     

潜艇外部耐压液舱结构型式研究

讨论了潜艇外部耐压液舱可能的结构形式。指出了传统的全实肋板外部耐压液舱、耐压船体壳板应力集中较严重，轴向应力很大。指出了加强液舱南板难以降低耐压船体壳板应力，反过来，加强耐压船体壳板也难以改善液舱壳板的应力状态。指出了液舱壳板加纵骨的全实肋板同心双层圆柱层是一种优良的耐压液舱新型结构型式。     

耐压液舱极限承载能力的影响因素分析与匹配设计北大核心CSCD

[目的]旨在讨论相同的强度储备裕度条件下耐压船体与耐压液舱极限承载能力之间的关系,以获得二者极限承载能力相当的匹配设计。[方法]首先,以典型的外置式耐压液舱为研究对象,在评估耐压液舱初始结构方案稳定性与极限承载能力的基础上,分析液舱壳板厚度、液舱实肋板厚度以及液舱横舱壁结构对耐压液舱极限承载能力的影响;随后,适当调整初始方案,获得耐压船体与耐压液舱强度储备裕度相当的设计方案,并在此基础上讨论耐压船体与耐压液舱极限承载能力之间的关系,进一步加强耐压船体,获得匹配耐压液舱与耐压船体承载能力的方案以及对应的强度裕度。[结果]结果显示,减薄液舱壳板30%、液舱实肋板33.3%及液舱横舱壁30%,其极限承载能力将分别降低16.5%,36.4%和0.17%。[结论]研究表明在相当强度储备裕度条件下,耐压船体的承载能力远低于耐压液舱的承载能力;在耐压液舱壳板的强度储备裕度约为25%、耐压船体壳板的强度储备裕度约为40%时,耐压船体与耐压液舱的极限承载压力大致相同。     

外置式耐压液舱实肋板拓扑和开孔尺寸优化

[目的]为了简化建造工艺和减轻液舱结构重量,对外置式耐压液舱实肋板结构进行拓扑优化和开孔尺寸优化设计。[方法]首先,利用Hyperworks/Optistruct对外置式耐压液舱整体模型进行结构应力分析。然后,在拓扑优化中,除与液舱壳板和耐压船体壳板相连的约100 mm长条状范围外,以实肋板其他范围内的单元密度为设计变量;以与实肋板相连的液舱壳板和船体壳板上结构的典型应力及实肋板体积分数为约束,以实肋板上最大Mises应力最小化为目标,针对满载和空舱两种工况,利用商用软件Hyperworks/Optistruct对实肋板结构进行拓扑优化。最后,基于Matlab和ANSYS联合优化,以实肋板上von Mises应力和剪应力为约束,以相应结构重量极小化为目标,对实肋板开孔进行尺寸优化,从而得到精细化开孔方案。[结果]拓扑优化结果表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中、下部。开孔尺寸优化结果表明,相比初始方案,实肋板剪应力增加38%,其他关注区域应力相当时,内部实肋板上结构重量可降低19%。[结论]两类优化设计均表明,外置式耐压液舱实肋板开减轻孔应集中在中下部,且从下到上开孔面积应逐渐减小。     

基于JTP规范的巴拿马型油船舱段强度计算

大型油船的结构设计,需要将规范设计与直接计算结合起来,对主船体结构作强度校核以确定构件尺寸,对高应力区域做出必要的加强和改进措施,这就需要对船体中部结构进行三维有限元强度分析。以76000t巴拿马型油船为研究对象,依据《双壳油船结构共同规范》(JTP),采用MSC.Patran有限元软件建立该船中部三个舱段的有限元模型,计算JTP规范规定的船体舱段载荷,并选取JTP规范规定的一种计算工况B5进行结构强度评估。计算结果表明,在此工况下,船体强度满足JTP规范的要求,但一些局部结构还需要加强。     

潜艇耐压液舱结构应力的三维有限元分析

用三维有限元方法给出了潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力的分布规律,指出了在耐压船体中,轴向应力很大,局部应力集中明显,结构中的应力存在着明显的非轴对称特性,说明了在耐压船体上加设纵骨对于降低轴向应力具有良好的效果.     

耐压液舱结构的模型试验研究

对传统式和准同心圆式两种外部耐压液舱结构进行了模型对比试验.结果表明,在弹性阶段,准同心圆式耐压液舱耐压船体壳板的应力沿圆周方向趋于均匀化,最大应力明显低于传统式耐压液舱相应位置处的同类应力;随着静水外压的增加,模型结构从局部屈服到塑性区扩展,应力重新分布,直至发生轴对称屈服破坏,未见失稳特征.模型试验结果与有限元解吻合良好.     

潜艇耐压液舱结构应力的三维有限元分析

用三维有限元方法给出了潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力的分布规律,指出了在耐压船体中,轴向应力很大,局部应力集中明显,结构中的应力存在着明显的非轴对称特性,说明了在耐压船体上加设纵骨对于降低轴向应力具有良好的效果。     

独立B型LNG船液舱晃荡强度分析方法

为了保证液舱舱容大且无装载限制的新型独立B型LNG船在晃荡载荷下的强度满足使用要求,提出液舱结构晃荡强度直接分析方法。采用规范公式确定液舱晃荡载荷,根据该方法对液舱模型进行粗网格分析,进行典型区域横摇工况下超出应力许用值的精细网格分析。结果表明,该方法可以对独立液舱晃荡强度进行有效评估,其中的精细网格计算结果可真实反映高应力梯度区域的应力情况。分析结果可为液舱晃荡强度评估、液舱结构优化以及同类LNG船的设计开发提供参考。     

独立B型LNG船液舱晃荡强度分析方法

为了保证液舱舱容大且无装载限制的新型独立B型LNG船在晃荡载荷下的强度满足使用要求,提出液舱结构晃荡强度直接分析方法.采用规范公式确定液舱晃荡载荷,根据该方法对液舱模型进行粗网格分析,进行典型区域横摇工况下超出应力许用值的精细网格分析.结果表明,该方法可以对独立液舱晃荡强度进行有效评估,其中的精细网格计算结果可真实反映高应力梯度区域的应力情况.分析结果可为液舱晃荡强度评估、液舱结构优化以及同类LNG船的设计开发提供参考.     

耐压液舱区域的耐压船体应力分析研究

本文以耐压液舱区域的耐压船体结构为对象,在轴对称假设的前提下建立力学模型,得到耐压船体结构挠度表达式,推演出壳板强度计算公式.通过计算表明与试验结果是一致的.     

潜艇耐压液舱的研究现状和发展趋势

对潜艇耐压液舱的研究现状进行综述。通过分析外置式耐压液舱的研究方法和途径,展望内置式耐压液舱结构设计、计算、优化等方向研究的发展趋势。     

双燃料集装箱船B型LNG独立舱船体舱段有限元分析

基于DNV-GL规范要求,对大型集装箱船B型LNG燃料舱船体结构开展舱段分析,通过屈服和屈曲强度研究,得到各典型工况下结构受力特性和高应力分布,并进行相应的局部加强。以此为基础对燃料舱结构形式作出改进,避免了原始设计单侧受力过大且受力不均的缺点,且使结构减重115.4 t,燃料舱舱容增加3.85%。     

耐压液舱结构的模型试验研究

对传统式和准同心圆式两种外部耐压液舱结构进行了模型对比试验。结果表明,在弹性阶段,准同心圆式耐式舱耐压船体的应力沿圆周方向趋 于均匀化,最大应力明显低于传统式耐压液舱相应位置处的同类应力;随着静水外压的增加,模型结构从局部屈服到塑性区扩展,应力重新分布,直至发生轴对称屈服破坏,未见失稳特征。模型试验结果与有限元解吻合良好。     

潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力的板壳有限元公司

本文用有限元方法给出了潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力分布规律，指出了在这种结构中的应力存在着明显的非轴对称特性，说明了局部加厚耐压船体壳板可明显降低应力集中程度，在耐压船体上加设纵骨对地降低轴向弯曲应力有良好作用。     

含新型连接型式的潜艇内部平面舱壁结构设计及模型试验验证

[目的]在潜艇内部平面舱壁设计中,目前是采取分别对舱壁板和构架进行计算的方式,缺乏评估舱壁整体结构极限承载能力的方法,且加强结构端部附近的耐压船体还有局部高应力。为此,[方法]提出一种应用于舱壁加强构架端部的新型连接结构型式,并通过模型试验验证舱壁两侧承载能力是否相同。[结果]有限元分析和试验结果表明,新型连接结构型式能有效降低局部高应力状态,无筋面破舱工况舱壁的极限承载能力比有筋面破舱工况舱壁的大。[结论]所提新型连接结构型式可应用于潜艇内部平面舱壁设计。     

实肋板式耐压液舱结构计算方法研究

应用弹性力学经典理论和求解环肋柱壳的传统方法,将耐压液舱结构的几种结构形式综合成统一的力学模型,进行整体求解,获得各应力解析表达式;提出了液舱区耐压船体壳板极限承载能力及波舱壳板失稳压力的计算方法。力学模型清晰合理,求解简便,计算结果符合实际,可应用于工程设计。     

同心圆柱壳耐压液舱结构弹塑性有限元应力分析

潜艇耐压液舱结构中某些区域的应力可能会超过材料的屈服极限,为了得出结构进入塑性阶段后应力分布的变化情况,本文利用ANSYS软件对这些结构进行了弹塑性有限元分析.通过实例计算发现,耐压液舱壳板有部分区域进入了塑性,与有限元弹性计算结果相比表明,液舱壳板中应力出现重新分布,应力峰值明显下降,应力分布趋于均匀化.计算结果和结论可供同行们参考.