多用途船舱口盖的有限元分析及优化

文中针对多用途船的舱口盖上堆放集装箱的舱口盖进行有限元计算,得到舱口盖对应的应力分布和变形情况,提供一种舱口盖强度校核方法。同时研究不同板厚对舱口盖强度的影响,对舱口盖结构强度进行优化,使得舱口盖在较小的厚度下达到较高的强度,为以后舱口盖的设计提供依据。     

基于质量优化目标的舱口盖结构设计及强度校核

舱口盖在实际工程应用时，会对强度与质量同时提出较为严苛的设计指标，这对舱口盖的结构设计工作带来了挑战。鉴此，该文以俄罗斯Ice Resistant Self-Propelled Drifting Platform工程为例，提出一种基于质量优化目标的舱口盖设计思路。首先，分析了所研究舱口盖的功能要求，采用部分量比例优化的手段进行方案设计；然后，通过ABAQUS进行有限元强度与挠度校核，进一步探讨了结构的应力集中问题并提出方案对结构进行优化；最后，通过弧长法进行初始缺陷的非线性屈曲强度校核。结构优化后的舱口盖质量减轻4.3%，整体刚性提高11%，屈服强度和屈曲强度均满足要求。实际应用结果表明：该设计思路可为同类型舱口盖设计提供借鉴参考。     

92.6m江海直达货船舱口盖结构强度分析

由于舱口盖在外部风浪载荷以及压载荷的情况下易引起舱口盖结构强度的破坏,影响船体整体性能,以92.6 m江海直达货船舱口盖作为研究对象,采用PATRAN/NASTRAN有限元软件,建立相应的有限元模型,考虑3种类型一样但数值不同的载荷:舱口盖上载荷按照第1、第2、第3块舱口盖依次压力为36.12、33.70、30.31 k N,根据规范的要求施加相应的边界条件,并根据规范许用应力的要求对计算结果进行了分析。计算结果表明本船的舱口盖结构强度满足规范的要求。     

舱口盖强度计算方法

在某集装箱舱口盖结构强度的有限元计算中，对舱口盖周围水平限位器和支撑块处的约束以及顶部压紧器处的关联程度进行了模拟，分别讨论了在垂向设计载荷的情况下，水平限位器、支撑块处的不同约束以及顶部压紧器的不同关联程度对舱口盖应力分布的影响，得出更符合实际情况的舱口盖结构强度计算方法。     

舱口盖强度计算方法

在某集装箱舱口盖结构强度的有限元计算中,对舱口盖周围水平限位器和支撑块处的约束以及顶部压紧器处的关联程度进行模拟,对其在垂向设计载荷情况下对舱口盖应力分布的影响进行分析,得到更符合实际情况的舱口盖结构强度计算方法。     

7200dwt江海直达船舱口盖直接设计

采用MSC软件对一艘7 200dwt江海直达散货船舱口盖结构进行了有限元计算分析,得到舱口盖在设计波浪载荷作用下,舱口盖应力与变形的分布情况,并通过CCS-Tool完成了屈曲强度校核,经加强后使舱口盖结构满足屈服与屈曲强度要求。同时,提出了舱盖直接设计的注意事项,为今后舱口盖设计提供一些参考。     

大型船舶折叠式舱口盖结构优化设计

利用船级社规范公式设计的折叠式舱口盖,经常存在结构强度不足,不满足实际需求的情况。针对上述问题,对大型船舶折叠式舱口盖结构进行优化设计。根据原始方案分析舱口盖受力与变形特点,找出其中的不足,针对不足构建一个有限元优化模型,并对边界条件进行分析,在风雨载荷和集中箱载荷2种工况下,具体优化折叠式舱口盖结构,使其满足强度要求。对比结果表明:优化后的大型船舶折叠式舱口盖结构强度较优化前增加了14 MPa,基本达到了设计需求。     

超大型矿砂船舱口盖载荷的局部强度分析

介绍了一艘超大型矿砂船在施加舱口盖载荷工况下,对相关的横向强框结构局部强度进行解析法分析。通过有限元法对强框处屈服、屈曲强度进行分析评估和理论验证。对比了国际船级社协会(IACS)《船舶结构强度》统一要求第21条(URS21)规定的舱口盖载荷均布施加于舱口围和实际集中载荷的四种不同工况下的结果 ,依据结果进行了结构合理加强。其分析结果与加强方案对超大型矿砂船局部强度分析具有一定的参考价值。     

集装箱船舱口盖强度有限元分析方法

集装箱船的舱口盖是堆装集装箱的重要部件,其强度及可靠性关系到船舶航行安全。采用有限元分析软件MSC.PATRAN建立了舱口盖的有限元模型,基于有限元方法系统的分析了集装箱船舱口盖的结构强度,并分析了舱口盖限位器、压紧器等附件的作用及适用条件。本文可为集装箱船舱口盖的有限元分析提供指导及技术方法。     

大型船舶折叠式舱口盖结构优化

传统舱口盖结构设计方法下,盖板失稳临界载荷偏低,致使连接滑轮位置过密,影响舱口盖的固定性,因此对大型船舶折叠式舱口盖结构优化设计。该设计对舱口盖加筋,提升单块盖板承受载荷的能力;计算盖板受压屈曲,根据提升后的载荷值预设滚轮位置;计算载荷压力和摩擦力影响下,滚轮的承载力和轴向力,校正滚轮在折叠式舱口盖上的衔接节点。实验结果表明,与传统设计方法相比,此次提出的优化方法设计的舱口盖与导轨之间的契合度更高。由此可见,该设计满足当前大型船舶折叠式舱口盖的设计要求。     

矿砂船货舱NO.1舱口盖结构强度分析

以320000DWT矿砂船NO．1舱口盖为研究对象,使用MSC．Patran软件建立舱口盖结构模型,根据规范IASCUR$21。施加相应的载荷、边界条件等。利用MSC．Nastran软件对该结构进行数值计算,分析结构的应力水平,最后对NO．1舱口盖的屈服和屈曲强度进行校核,经过分析得出NO．1舱口盖的强度满足规范IASCUR$21要求。     

浅谈有限元分析在舱盖计算中的应用

以7800DWT多用途船为例,按照船级社对舱盖强度计算的要求,应用有限元模型的计算分析软件对舱盖结构进行强度校核并优化设计。     

Collapse strength of hatch cover of bulk carrier subjected to lateral pressure load

A series of elastoplastic large deflection FEM analyses has been performed on hatch covers of bulk carriers subjected to lateral load. Two types of hatch covers are considered which are the folding type and the side-sliding type. For the folding-type cover, one size is considered which is for Handy size bulk carrier, whilst for the side-sliding-type cover, two sizes are considered which are for Panamax and Cape size bulk carriers. For each type, two hatch covers are selected which are designed in accordance with the old ICLL rule and new IACS rule, respectively. Calculated collapse strengths are compared with individual design loads, and a strength assessment is performed. On the basis of collapse behaviour observed in FEM analyses, a simple method is proposed to evaluate the collapse strength of a hatch cover subjected to lateral load. It is confirmed that the collapse strength is accurately predicted by the proposed method.     

横向强度对大舱口货船的影响

主要从双层底强度、波浪载荷及舱口盖与支承块之间的摩擦力等三方面横向强度对大舱口货船带来的影响作了分析,并提出了改进措施,具有一定的实用参考意义。     

散货船舱口盖剩余强度

通过对散货船舱口盖极限强度的理论分析，采用了正交各向异性板及刚塑性模型进行了理论上的推导，并对7万t散货船的1号舱的舱口盖(两块对称滚动式)，进行了ILL66及IACS URS21(1998年版与上述ILL66的88议定书中载荷的量级相当)的外载荷的比较及线性和非线性的有限元分析。本文所采用的有限元的线性及弹塑性计算对实际的舱口盖进行评估的结果证明，IACS URS21(ILL66的88议定书)的标准比ILL66的标准有所提高。采用非线性有限元法是在初始设计阶段使用的可行方法。这些结果可供规范研制工作参考。     

8 530 TEU集装箱船全船弯扭强度和舱口角疲劳强度分析

8 530 TEU集装箱船的船长和船舱大开口宽度都显著超过国内船厂以往建造的集装箱船,因此对该船的波浪诱导载荷、全船弯扭强度,以及舱口角的疲劳强度都作了认真研究。研究中建立全船有限元模型,用来分析波浪诱导载荷,计算船体结构应力水平等。在此基础上,选取3个典型的舱口角,建立精细有限元模型,利用热点应力法,计算舱口角热点应力范围和热点疲劳寿命。最后总结出该集装箱船的全船弯扭强度和舱口角疲劳强度的特点。     

基于均匀法的风雨载荷下折叠式舱口盖拓扑优化设计研究

本文以48500DWT散货船舱口盖为研究对象,提出改变传统折叠式舱口盖设计方法,引入拓扑优化的方法对舱口盖横梁腹板、纵桁腹板进行优化设计。通过ANSYS模拟仿真分析,找出最佳力传递路径的结构布置形式,根据优化结果提取节点信息,经过对拓扑优化后的模型进行二次优化,完善了拓扑优化的结果,使其材料布局形式更合理,研究结果表明,基于均匀法的拓扑优化方法运用于折叠式舱口盖的设计中,可改善舱口盖横梁腹板、纵桁腹板结构,保证其强度并且达到轻量化设计的目的,为舱口盖横梁腹板、纵桁腹板的结构设计提供参考依据。     

基于共同规范的散货船货舱口角隅疲劳强度评估

根据《散货船结构共同规范》（CSR）中疲劳强度评估的要求,使用MSC.Patran/Nastran和中国船级社开发的CSR自动加载程序,对176 000 dwt散货船货舱口角隅处进行疲劳强度分析。建立货舱口角隅处的结构有限元模型并细化网格,进行热点应力分析,根据线性疲劳累计损伤原理,进行了疲劳累计损伤计算,结果表明货舱口角隅处的疲劳强度满足规范要求。