带有非轴对称球锥过渡环壳的球面舱壁优化设计

系统分析了带有非轴对称球锥过渡环壳的球面舱壁的结构组成、受力工况、强度与稳定性要求,用有限元方法对各参数进行了强度优化与稳定性优化.最后用某中型艇的非轴对称球锥过渡环壳的球面舱壁进行实例分析,对比优化前后球面舱壁的重量值及强度与稳定性性能.     

深海高强度钢环肋圆柱壳单位容积重量优化设计

单位容积重量是水下耐压壳体设计轻量化的一个重要指标,单位容积重量越低,结构可装载人员及重量越多,深海操纵及紧急上浮安全性越高。本文首先建立了600 MPa级高强度钢环肋圆柱壳结构无量纲的优化计算方法。以多学科优化软件Isight为平台,联合利用多岛遗传算法(MIGA)和序列二次规划法(NLPQL)对高强度钢环肋圆柱壳单位容积重量进行优化,得到了最小环肋圆柱壳单位容积重量、最优的半径厚度比与最大工作压力的关系曲线和拟合公式。该公式为深海耐压圆柱壳优化设计和评估提供参考依据。     

基于粒子群算法的环向加筋夹层圆柱壳体优化设计

为了获得环向加筋夹层圆柱壳体尺寸的最优化参数,首先参考一般环肋圆柱壳体强度与稳定性校核方法,并根据环向加筋夹层圆柱壳体应力分布规律和稳定性特征,提出环向加筋夹层圆柱壳体强度与稳定性校核方法;其次以强度与稳定性要求为约束、以结构重量最轻为目标,建立优化设计的数学模型,并利用粒子群优化算法完成了环向加筋夹层圆柱壳体的尺寸参数优化。最后探究了结构重量随极限潜深增大的变化规律。研究成果表明,利用粒子群优化算法进行环向加筋夹层圆柱壳体参数优化设计可以获得令人满意的结果。     

基于分枝定界法的环肋圆柱壳优化研究

基于分枝定界方法,研究了环肋圆柱壳静水压力作用下,考虑强度和稳定性约束时重量最轻的混合变量优化设计问题,讨论了强度约束和稳定性约束以及材料、几何参数对优化结果的影响.该方法能够有效求解环肋圆柱壳的混合优化问题,计算量小,精度高;环肋圆柱壳经优化后,壳板的重量比例大约是70%,肋骨重量占30%.并且随壳体的长径比(L/R)变化不大.环肋圆柱壳的优化中,肋骨的应力约束是主要约束,肋骨应力已经非常接近许用应力标准,其他应力、局部和总体失稳压力还有一定的储备.     

锥柱结合壳加强形式应用研究

在现代潜器的耐压船体结构设计中,广泛采用了锥柱结合壳过渡结构形式。厚板削斜锥壳过渡环是一种新型的加强形式,能有效地减小锥柱结合壳处的局部高应力,并具有结构重量轻、制造工艺简便、加强效果好等特点。为满足现代潜器的发展需求,本文采用迁移矩阵法专用程序,对该种加强形式进行了大量的理论计算和分析研究,以获得最佳的结构形式和参数,为现代潜器应用厚板削斜锥壳过渡环设计提供指导原则。     

钛合金深海耐压舱结构设计

根据最小重量原则及耐压舱的使用要求,结合规范和有限元方法设计工作潜深为2 000 m的钛合金圆柱耐压舱,并对带有多个开孔的端部平盖封头进行结构设计与校核。针对圆柱舱建立参数化结构有限元模型,并在Isight集成优化环境下进行结构优化并获得最优解。对耐压舱进行打压试验,验证了设计方法的有效性,深海压力舱满足力学性能和重量要求。     

基于有限元能量流的混合结构间耦合损耗因子

为了减轻船舶结构重量,降低重心,高速船往往采用钢、铝混合结构,两者之间采用过渡接头进行连接会影响结构声波的传递。耦合损耗因子(CLF)作为统计能量分析法的一个关键参数,对船舶舱室噪声预报有着重要影响。基于有限元能量流法构建了相应的数值计算模型,采用Matlab软件编写计算程序,将其应用于某典型钢、铝混合结构的计算中并对其进行了验证,同时还研究了连接接头参数及加筋板对结构耦合损耗因子的影响,结果表明:增加接头的重量或横截面积可以减小中高频段的耦合损耗因子。所编程序可以为该类型船舶的噪声预报及减振降噪提供建议与指导。     

基于传递矩阵法的2种过渡环形式球面舱壁结构强度分析

以2种过渡形式的球面舱壁作为研究对象,利用Riccati传递矩阵法对其结构强度进行计算并分析。研究了锥壳过渡球面舱壁中半锥角和球-环折角对结构强度的影响,建议优先选取较小的球-环折角;讨论了球壳及环壳半径对圆弧过渡球面舱壁的影响规律,认为在一定的球面舱壁长度下,存在特定球壳半径及相应的环壳半径使得应力状态最佳;比较了2种形式的球面舱壁结构,分析其结构强度差异。     

不同结构参数的锥环柱结构强度性能分析

锥环柱结构是柱壳和锥壳连接的一种新型结构形式,实现了柱壳和锥壳的光顺连接,可消除结构的不连续性,降低纵向弯曲应力峰值,应力分布均匀,结构重量小,且最大应力部位避开了焊缝。通过不同结构形式的计算和对比分析,展示锥环柱结构的优越力学性能。通过不同结构参数的多方案计算和分析比较,得到环壳半径、环壳厚度和半锥角对环壳力学性能的影响。     

盐城港响水港区1~#锚地单泊位沉块重量的确定

本文通过选取某一代表船型,根据其总布置图及主尺度参数计算出该船的舾装数,并按船舶规范查找到其锚链及系泊索配置,确定单浮筒系泊方式系泊索的破断力,通过系泊索破断力取得浮筒沉块的最小重量,为确定浮筒沉块质量提供依据。     

共同结构规范下的散货船结构分析

结合船舶设计过程中的经验反馈,在共同结构规范(CSR)的基础上详细讨论了散货船结构分析的要点,例如破损强度,组合屈曲,卷筒钢板加强等规范强度分析和直接规范有限元强度分析。     

散货船CSR屈曲应力计算方法对结构设计的影响

屈曲强度是船舶结构设计中需要着重考虑的因素之一,对于散货船来说更是如此.散货船CSR对构件屈曲强度的校核方法与标准作了明确的规定,其中在直接计算法中屈曲应力的计算采用了新的方法--位移法.文章以载重量为118 000 t散货船货舱区的外底板和底部纵桁为例,分别采用CSR的位移法和原规范的平均应力法计算其屈曲强度,并作了比较,进而说明CSR位移法对散货船结构设计的影响,具有实际参考价值.     

大跨度无支撑甲板纵向稳定性分析和优化设计

讨论了作为强力甲板的大跨度甲板板架的纵向受压稳定性计算方法,指出传统的线性计算方法偏于保守。提出了大跨度甲板板架的稳定性分析和优化设计思路,并以某大跨度简单板架为例采用非线性方法进行了纵骨与强横梁的组合优化分析。实例证明了在保证甲板稳定性的前提下,适当提高纵骨刚度可以较大程度的降低横梁必要刚度,从而减轻结构重量,提高材料利用率。     

考虑筋/板相互作用的环肋圆柱壳屈曲强度分析

环肋圆柱壳是潜艇耐压壳体的一种主要结构形式.环肋圆柱壳的失稳破坏主要表现在肋骨间的壳板失稳和总体失稳.在计算肋骨间的壳板失稳时,传统方法认为肋骨为壳板提供简支边界,忽略了在边界上肋骨和壳板的相互影响.在实际结构中,由于肋骨提供扭转刚度,壳板在与肋骨相交的边界上将存在弯矩,并非自由支持边界.因而,壳板失稳时,筋/板产生相互影响,提高了壳板的屈曲强度.本文的主要目的是,推导考虑筋/板相互影响的环肋圆柱壳壳板屈曲强度的理论计算方法,分析筋/板的相互关系.通过本文的算例表明,本文推导的计算方法以及所编制的计算程序是可靠的,可以用于工程设计.     

带止屈器的复合材料圆柱壳结构屈曲分析及优化

针对海洋工程上的复合材料圆柱壳结构,基于有限元软件ABAQUS,利用Python语言编程实现参数化建模、屈曲分析以及在后处理中提取屈曲因子。研究复合材料圆柱壳结构在单独受到轴向压力、侧向压力以及两种压力组合作用下止屈器的位置对屈曲极限强度的影响,并利用遗传算法多参数优化的方法对止屈器的位置进行优化,最终找到最优解。研究结果可以为复合材料圆柱壳结构抵抗屈曲失效的优化设计提供参考。     

特征载荷下海工管状结构屈曲临界载荷分析

圆柱形管状结构在海洋工程领域中应用较多，在进行结构设计时，需重点关注其侧向受载时的屈曲强度问题。通过理论分析和数值模拟，对比研究径向线性载荷变化下圆柱壳的屈曲行为，以经典的Donnell壳体理论为基础，得到圆柱壳的屈曲控制方程，并通过本征值分析方法得到结构屈曲的临界条件。采用有限元软件ABAQUS对线性变化径压下圆柱壳的屈曲进行数值仿真。分析得出径厚比是径向线性分布载荷下圆柱壳屈曲临界载荷的主要影响因素，三角形径压下屈曲临界载荷值约为均布径压下屈曲临界载荷值的2倍。     

Assessment of IACS-CSR implicit safety levels for buckling strength of stiffened panels for double hull tankers

The present study aims at applying structural reliability methods to assess the implicit safety levels of the buckling strength requirements for longitudinal stiffened panels implemented in the IACS Common Structural Rules (CSR) for double hull oil tankers. The buckling strength requirements considered are used in the initial stage of the hull girder scantlings’ design to control the buckling capacity of longitudinal stiffened panels subjected to the compressive loads induced by the hull girder vertical bending. The following buckling collapse failure modes are explicitly considered in the design formulation: uniaxial buckling of the plating between stiffeners, column buckling of stiffeners with attached plating and lateral-torsional buckling or tripping of stiffeners.The paper presents the procedure used to assess the implicit safety levels of the strength requirements for the three buckling collapse failure modes above mentioned, which includes the optimization of the scantlings of the plate panels and longitudinal stiffeners in order to reflect the minimum strength required by the formulation. A first order reliability formulation is adopted, and stochastic models proposed in the literature are used to quantify the uncertainty in the relevant design variables. A sample of five oil tankers representative of the range of application of the IACS-CSR design rules is considered. The effect of corrosion in the implicit safety levels is quantified based on the three corrosion levels of the Net Thickness Approach (NTA) adopted in the design rules. Sensitivity analyses are also performed to quantify the relative contribution or importance of each design random variable to the implicit safety levels.     

多用途重吊船结构设计特点

由于货物装载的多样,故一些多用途重吊船货舱有着平直的舷侧结构,并要求更长的货舱。这种相对疲弱的结构给设计带来难度。根据多用途船的装载特点,通过结构规范设计、工况评估及有限元强度计算(包括屈服强度、屈曲强度和疲劳评估),阐述了此种船型的船体设计要点和评估方法,以正确、现实、合理的反映多用途船的结构设计理念。     

船体结构屈曲强度评估方法的规范研究及应用

论述了船舶结构规范中应用的结构屈曲强度评估方法的规范,如二维屈曲规范指定性要求,三维有限元模型中高级屈曲方法及其技术发展等。对其中的高级屈曲方法中的两种不同方法论的技术背景,包括理论基础和实际应用情况做了阐述,并对其中的非线性有限元加筋板格极限强度分析工作做了阐述,及时掌握目前国际领域新技术新标准发展信息。     

支线集装箱船整船强度和疲劳有限元分析

在分析UR S11A和S34生效后的集装箱船整船屈服、屈曲要求的基础上,以1艘支线集装箱船为对象,计算得到目标船整船结构各个计算工况下的应力分布,完成整船屈服、屈曲强度评估和疲劳筛选及评估,分析发现支线集装箱船艏、艉非货舱区域结构和货舱区域的横向结构,以及整船重点区域的疲劳问题不容忽视。在设计时,对上述区域结构应重点关注,必要时建议选择装载手册中最危险的工况开展整船屈服、屈曲和疲劳评估并作适当加强。