C型独立舱三体罐结构强度有限元分析

根据《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》的要求,借助ABAQUS软件,对某液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船C型独立液货舱三体罐结构进行整体有限元强度分析。介绍了模型范围、载荷工况、边界条件和接触类型,并对局部高应力区域网格进行细化,对液罐结构的中面应力和表面应力进行校核。通过对结果进行分析,阐述三体罐的受力特点,提出改进意见,为罐体结构优化提供参考。     

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。     

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.     

中小型LNG船鞍座及附近船体结构强度分析

中小型LNG船与传统大型LNG船相比,在结构设置和内部设备等方面有着很大差别。船在海上航行时,受动、静载荷的综合作用,鞍座的应力分布比较复杂。因此鞍座及附近船体的应力分布情况直接关系到此种LNG运输船使用的可靠性与安全性。详细介绍了中小型LNG船C型独立液货舱货罐鞍座的结构及其承载作用。结合中国船级社《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》,推导出船舶在静水、仅垂荡、仅横摇以及垂荡和横摇并存状态下鞍座承载区域所受径向力的分布函数。利用ANSYS软件,对一艘6400m3LNG船的鞍座及附近船体结构进行有限元建模。针对不同工况,采用载荷叠加法,施加规范要求的载荷,得出应力分布结果。对计算结果进行分析,找出危险工况及危险部位,并针对应力分布,给出结构改进措施,为类似鞍座结构强度分析与结构设计提供一定的参考。     

13000kN自航起重船扒杆强度校核

针对使用过若干年的13 000 k N自航起重船的起重臂架,采用有限元分析的方法检测其结构安全性能。利用Patran/Nastran软件对起重臂架进行有限元分析,获得扒杆角度为12°、45°、70°时不考虑船舶横倾、纵倾及风等因素工况条件下结构的最大应力,并通过对比分析不同工况下最大应力和许用应力,判断内部结构的强度是否满足相关规范的规定,从而评判该起重船能否继续投入工程使用。     

散货船顶边舱横隔板的拓扑优化设计

针对散货船顶边舱横隔板的设计主要靠母型船和工程师经验进行,以横隔板重量最轻为目标,参照原始设计的应力结果进行基于应力约束的拓扑优化。基于原始设计方案,去除顶边舱横隔板上的开孔面板、防倾肘板和屈曲筋,对结构进行细化后获得响应工况的应力作为拓扑优化的应力约束。分别对单个横隔板进行拓扑优化和对货舱内所有横隔板进行拓扑优化。基于拓扑优化结果,设计新的横隔板开孔方式并进行详细设计,并基于三舱段有限元计算对优化设计进行粗网格和细化分析校核。优化后的构型相对原始设计能获得更轻便的重量和更小的应力结果。本文的研究可以为散货船的拓扑优化、顶边舱横隔板的设计提供参考。     

基于层次-模糊综合分析的大型豪华邮轮防横倾系统评估

从邮轮乘客的安全性与舒适性的角度出发,邮轮防横倾系统为保证邮轮的安全稳定航行承担了重要作用。考虑到邮轮防横倾系统的影响因素存在复杂性与随机性,本文根据其功能与运行原理,运用层次分析法(AHP)提出建立以经济性、可靠性、安全性指标为准则层的质量评估体系。采用层次-模糊综合分析法对邮轮防横倾系统进行综合评估,分析各影响因素对邮轮防横倾系统的权重关系,建立经济性、可靠性、安全性指标的隶属度评价矩阵。以某型豪华邮轮防横倾系统为例,通过层次分析法构造判断矩阵,计算结果表明经济性、可靠性、安全性指标的权重分别为0.078,0.263,0.659,利用模糊综合评估方法实现邮轮防横倾系统设计方案的评估。     

独立罐型LNG船温度场分析及应用

以某安装B型独立罐的液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)船为例,按照《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》(简称《IGC规则》)、美国海岸警卫队(USCG)规则(简称USCG规则)和船级社规范的相关要求,研究该船的温度场计算方法和流程、材料导热系数和对流系数的取值及纵向构件、横向强框和横舱壁的温度场分布。分析该船在《IGC规则》和USCG规则环境工况下的温度场分布和钢等级选取,研究该船LNG日蒸发率的计算,得出对独立罐型LNG船的温度场分析和应用有意义的结果。     

大型C型独立液货罐Y型接头疲劳强度评估

随着C型独立液货罐的新技术发展,目前在工业界推出了采用双体罐和三体罐构造形式的新颖大型C型独立液货罐。由于双体罐和三体罐构造的要求,在相邻罐体连接处设有Y型接头。该Y型接头位置处由于结构件交汇,构造复杂、应力集中,在船舶运动、蒸汽压力变化,以及温度变化的动载作用下有可能发生疲劳损伤。本文对新颖大型C型独立液货罐Y型接头疲劳强度评估方法的规范技术要求及制定开展了深入详尽的研究，包括对C型独立液货罐疲劳损伤计算工况择取，液货内部动压力计算公式推导，蒸气压力、温度变化等低周疲劳载荷模式确定等，创新提出一整套基于热点应力的C型独立液货罐Y型接头的疲劳损伤评估方法的规范实施要求。进一步地，还推导了基于一般实际情况假设下的C型独立液货罐Y型接头疲劳评估筛分准则，并应用本文上述研究成果和结论，进行了双体和三体罐Y型接头疲劳评估和筛分准则的应用与验证。     

液化天然气B型独立液货舱结构低周疲劳研究

基于某B型独立液货舱为研究对象,开展液化天然气(LNG)船码头装卸货工况下的结构应力和温度场热应力分析,重点针对液货舱水平强框处连接节点计算其因装卸货受力和温度变化所引起的疲劳累积损伤。研究结果表明,部分研究疲劳节点由装卸货产生的低周疲劳损伤在整个结构疲劳累积损伤中的占比较大,对结构疲劳损伤起主导作用,需要在液货舱疲劳强度分析中予以重点关注。因此,对此类B型独立液货舱进行结构设计必须考虑低周疲劳的影响。     

横浪作用下拖轮动态系泊及撞击力研究

目前,横浪作用下船舶动态系泊分析及撞击力的研究全部集中于大型码头,但对于拖轮目前尚无相关研究。结合东南亚某集装箱码头附属拖轮码头工程,进行拖轮在横浪作用下拖轮系泊稳定分析及撞击力研究。采用动态系泊分析软件aNyMOOR TERMSIM计算横浪作用下动态系泊稳定性,得到正常使用和极端工况下船舶撞击力、系缆力及船舶运动量,将撞击能量与中国《港口工程荷载规范》的计算结果进行对比,并对比分析国内外规范对小型船舶系泊条件及船舶运动量的规定,结合本工程给出适用于拖轮的波浪及运动量推荐标准。结果表明,对于拖轮这种小型船舶,在横浪作用下,采用动态系泊分析软件计算船舶撞击能量大于规范计算结果,约为其2.3倍;在极端情况下,传统DA形及V形护舷可能已无法满足码头结构需求,须采用鼓形或锥形护舷才能满足经济合理的码头结构;另外推荐拖轮正常运营、极端工况允许运动量控制标准分别为纵移不大于1.5 m和横移不大于1.0 m、纵移不大于2.0 m和横移不大于1.5 m,推荐横浪波高控制标准为正常系泊不大于0.4 m、极端系泊不大于1.4 m。     

6500m~3液化气运输船鞍座结构强度分析

论述中小型液化气船C型独立液货舱液罐鞍座结构及其作用,根据《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》,采用有限元分析方法对一艘6 500 m3液化气船的鞍座及其附近船体结构在不同工况下进行了结构强度评估。通过计算分析,提出具有一定工程参考价值的修改建议,为确保6 500 m3液化气船在不同工况下的安全性提供技术保证。     

基于接触理论的法兰式液压联轴器结构强度分析

为了对某型船用液压联轴器进行改进设计,基于非线性接触理论,建立该型船用法兰式液压联轴器接触有限元分析模型,分别对其装配过程及最大负载工况进行结构强度分析,计算得到各工况下联轴器的应力分布。计算结果表明,该液压联轴器结构强度满足设计要求,但在外套内孔法兰端尖角处出现应力集中的现象。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明:在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

水下非接触爆炸冲击下舱段模型的仿真分析

水下非接触爆炸冲击波容易引起舰船局部结构的大变形或破损。本文以舱段模型为基础,分别修改外底板板厚、增加强肋骨和龙骨数量得到了3种新的舱段结构模型。使用ABAQUS软件对各舱段水下非接触爆炸冲击下的动态响应进行仿真计算,对外板塑性变形、内底及各层甲板应力和加速度峰值进行分析和对比。结果表明：在本文的工况下,增加强肋骨数量能明显减小舷侧塑性变形;增加外底板厚度能提高舱段底部抗冲击性能;增加龙骨数量能减少船底板变形,但会增加舷侧变形及各甲板应力和加速度。     

千米级水深铺管船托管架铰支座改造设计研究

本文简要介绍了海洋石油201铺管船在千米级水深铺管工况下的船体强度校核及托管架铰支座改造设计方案。为适应千米级水深海底管道铺设作业的使用要求,遂对正常铺管工况(空管)、极端铺管工况(管道进水)和生存/待命工况下的船体及托管架铰支座结构强度进行有限元分析,其结果显示在船体与托管架铰支座连接处的结构存在应力超值的情况,不满足规范要求。因此,需对托管架铰支座及附近的船体结构进行加强改造设计,使船体及铰支座结构强度均满足规范要求,满足千米级水深海底管道铺设的使用要求。     

箱型自升式平台破损后剩余稳性的研究

介绍一种箱型自升式平台破损后剩余稳性的计算方法。基于稳性计算软件GHS,选用箱型自升式平台对在360°不同方向下剩余稳性的特性进行计算,并对传统的在横倾过程中用固定转轴的计算方法进行衡准校核,以及对横倾过程中由于横倾引起的纵倾变化而重新寻找无纵倾只有横倾的转轴的计算方法进行衡准校核对比,此方法可用于实际计算中自升式平台破损后剩余稳性的分析。     

半潜式平台横撑波浪抨击载荷下结构强度分析

运用风洞和水池试验结果修正后的数值模型,同时考虑半潜式平台承受的风载荷、流载荷和波浪载荷等共同作用,以及采用锚泊系统的全尺度模拟,以某典型半潜式平台为例,利用Ansys-AQWA软件对半潜式平台横撑在波浪砰击载荷下的响应进行非线性数值分析。针对抨击工况中的10个子工况结果,以90%的Gumble分布值作为最终的平台横撑波浪砰击载荷。并运用此分析结果,结合横撑在总体结构强度的应力分布,分析了半潜式平台横撑在考虑波浪砰击下的结构强度。通过数值模拟研究表明:波浪砰击对横撑的影响很大,在横撑的结构强度分析中应充分考虑。     

耙吸式挖泥船的泥舱晃荡载荷及其效应分析

耙吸挖泥船具有泥舱长且宽、泥浆密度大等特点,存在泥浆晃荡现象。文章参照BV规范,对17 000 m3耙吸挖泥船的晃荡载荷特性以及晃荡工况与常规工况下泥舱结构的应力进行分析和对比,发现在特定情况下泥浆晃荡将使主甲板及横舱壁的最大应力增大200%左右,并使内壳及强框架等的应力增大15%~50%,从而对船体结构产生较大影响。     

晃荡载荷作用下LNG船B型独立液货舱支撑结构受力分析

为分析LNG船B型独立液货舱的支撑结构在晃荡载荷作用下的受力情况,建立二维有限元模型,简化支撑结构,基于任意拉格朗日-欧拉方法和体积模量缩减技术,采用Abaqus对液舱晃荡进行数值仿真,得到不同工况下支撑结构作用力随时间的变化情况。有结论以下:1)周期性横摇使支撑结构作用力周期性变化;2)横摇幅值越大,作用力变化范围越大;3)与固体货物相比,装载等密度等体积液体货物时,作用力变化范围更大;4)在液货舱内设置挡板能够降低作用力变化范围。本文采用的计算方法和得到的结论能够为初步设计阶段支撑结构的强度及疲劳分析提供帮助。