双层立管在船舶撞击作用下结构行为分析

以船舶与立管碰撞为研究对象,采用三维有限元模拟碰撞过程,显式动力求解分析双层立管在侧向碰撞作用下的结构行为,得到碰撞过程中撞击力、结构响应、损伤变形等一般性规律,计算分析了边界约束条件、撞击质量、撞击速度、立管内压以及轴向预拉力参数的影响.结果表明,边界条件对于结构的固有频率、撞击力、结构损伤变形影响较大;撞击质量及速度是决定撞击力及变形的最主要的因素;内压的存在使得最大撞击力变小以及立管局部变形变小;在一定范围内的轴拉力越大,碰撞引起最大撞击力越大,整体变形反而变小.     

帽型加筋板在碰撞冲击载荷作用下的损伤变形机理

以帽型加筋板结构为研究对象,设计开展落锤碰撞冲击试验,分析其损伤变形情况.在此基础上,分析确定帽型加筋板结构在碰撞冲击载荷作用下的变形模式,进而推导得到瞬时结构抗力的解析计算公式,并与试验结果比较验证解析计算方法的合理性.该解析方法对帽型加筋板的碰撞性能设计及评估具有指导意义.     

含初始变形船体加筋板有效宽度及剩余极限强度研究

为了评估舰船结构损伤后的剩余强度,对船体加筋板出现初始几何变形后,参与总纵强度的有效宽度和加筋板剩余极限强度进行研究。将加筋板受到垂直于平面压力后的变形,作为其初始几何变形,改变变形的方向和大小,利用有限元软件Ansys对加筋板结构进行线性和非线性分析。定义了板有效宽度计算方法,对不同变形方向和变形幅值时板的有效宽度和加筋板的极限强度进行对比分析,并拟合得到了计算板有效宽度和加筋板极限强度的经验公式。结果表明,初始几何变形会削弱加筋板结构的强度。在对损伤后船体结构强度进行分析和校核时,提出的经验公式可以直接用来计算板的有效宽度和加筋板的极限强度。     

考虑大挠度影响的球形壳强度与变形分析

球形壳结构在耐压容器与潜艇耐压壳体设计中被大量使用。本文基于幂级数法建立了一种静水压力下考虑大挠度影响的球形壳强度与变形的分析方法。算例表明,本文提供的理论方法与有限元数值方法计算结果相当吻合,算例同时也表明大挠度对球形壳强度与变形有一定的影响。本文方法可以推广到轴对称压力作用下组合壳结构强度分析。     

静水压力作用下的圆锥壳强度分析

圆锥壳结构在耐压容器与潜艇耐压壳体设计中被大量使用.文章建立了一种计算静水压力下圆锥壳强度的计算方法,利用幂级数法计算圆锥壳平衡微分方程的通解,通过构造变形函数利用Galekin法确定特解.算例结果表明文中提供的方法与有限元结果相当吻合,文中方法可以推广到轴对称压力作用下环肋圆柱壳结构强度分析.     

船舶与冰排碰撞结构响应研究

冰排的层厚、流速以及特性在很大程度上影响船舶与冰排碰撞的结构响应。本文分别建立船舶和冰排的有限元模型,采用LS-DYNA进行碰撞接触计算,模拟船艏与冰排发生碰撞。主要考虑相同条件下分别改变冰排厚度、运动状态以及物理性质等单个碰撞参数,对比研究不同碰撞工况下船舶的损伤变形、碰撞力等结构响应差异。得出上述因素对船—冰碰撞的影响规律,为提高船舶抗冰载荷设计提供参考。     

船体分段焊接变形仿真

船体分段在焊接过程中产生的焊接变形会使船体结构强度降低,然而精确预测和控制焊接变形是个难题.文章提供了准确预测焊接变形的固有应变等效载荷法.这种方法运用有限元法结合固有应变理论以及实验结果对焊接变形进行分析:引入简化的弹-塑性分析杆-弹簧模型,通过分析得到固有应变受焊接区域约束度及最高温度分布情况的影响;将固有应变转化为等效载荷,应用弹性有限元分析求得整个结构的焊接变形.计算结果与LEECH计算及实验结果吻合较好.     

海上船舶耐撞性研究与结构设计

研究船舶的耐撞性对于保证船舶的安全航行具有重要的现实意义。本文分析目前所使用的双壳船舶的舷侧的碰撞模型,并给出其碰撞变形情况。然后设计3种耐撞性的船舶结构;阐述其在碰撞过程的变形能情况,最后通过碰撞力和吸能密度进行3种结构与原结构的对比分析。     

环-球型端部舱壁结构强度与变形分析

以弹性回转壳理论为基础,推导圆锥壳与球形壳体的刚度矩阵与载荷列阵,建立了静水压力下考虑大挠度影响的环-球型端部舱壁强度与变形的理论计算方法。算例表明该方法与有限元数值方法计算结果相当吻合,也表明大挠度效应对该结构的强度与变形有一定的影响。研究表明,对于类似的回转壳体组合结构,进行解析分析是可行的,而且比常规的有限元方法更加准确和实用。研究结果对潜艇端部舱壁与压力容器球形封头设计具有重要指导作用。在现有研究的基础上,可以将该方法的应用范围推广至轴对称压力作用下的环-球型回转壳结构。     

焊接反变形规律的实验验证

焊接接头附近局部加热及冷却使焊接结构产生残余应力及角变形。利用热弹塑性有限元法模拟钢结构的焊接过程,经计算发现,焊前施加弹性反变形的结构,焊后角变形趋于零。该数值模拟结果说明,对结构焊前施加弹性反向角变形,是控制被焊结构残余角变形的有效方法。通过焊接实验再次证明,弹性反向角变形对控制钢结构残余角变形的重要意义。     

基于流固耦合法的巡逻船首部结构耐撞性能研究

目前船舶碰撞研究普遍采用忽略水对船体影响的附连水质量法,本文将水介质对船舶的影响考虑进去,建立船—水—船相互作用的流固耦合算法。并以600吨级巡逻船为研究对象,建立撞击船与被撞船整船模型以及适当大小的水域,解决了撞击船—流场—被撞船之间的耦合问题。在数值仿真计算过程中,将内部动力学及外部动力学同步分析,获得了不同工况下被撞船的运动状态以及损伤变形、碰撞速度和碰撞力等动态结构响应。所获结果可为巡逻船在不可避免地发生碰撞时提供操船建议,对于提高巡逻船的战斗力具有重要的意义。     

单壳船侧结构的碰撞能量吸收

文章提出一种近似的解析方法评估单壳船侧结构的耐撞性。首先研究了单轴对称工字梁在横向载荷作用下结构从形成塑性铰到弦响应的力学过程,导出能量和变形的近似解析关系,然后考虑球鼻首和船侧结构的碰撞性将主要受撞区域舷侧板梁组合结构离散成为多个单轴对称工字梁,得到单壳舷侧结构碰撞过程能量吸收的近似公式,同时研究了球鼻形状以及不同碰撞位置对结构变形与能量吸收的影响。对散货船单壳舷侧结构的耐撞性用本文近似理论公式     

典型结构焊接温度和残余变形研究

选取典型对接结构和角接结构进行焊接试验,并进行热弹塑性仿真计算,研究测点的焊接温度和残余变形规律.结果表明,测点经历了加热-峰值-冷却过程.对接结构的焊接角变形较小,横向收缩变形较大;角接结构的焊接角变形相对较大,横向收缩变形相对较小.     

撞击参数对双层舷侧结构碰撞响应的影响

深入了解船体结构碰撞损伤特性和能量吸收机制是开展船舶耐撞性优化设计的前提。文章利用显式非线性有限元数值仿真技术对不同撞击条件下的双层舷侧结构碰撞响应进行了系列研究。研究结果表明：撞击位置、撞击角度和撞击速度的改变可能导致不同的碰撞损伤过程或结构损伤变形。     

船体结构T型接头焊接变形预测及控制研究

T型接头的焊接变形会对船体结构件的安装以及强度安全等方面带来不利影响,基于SYSWELD有限元分析软件,利用热弹塑性非线性有限元计算方法并选取双椭球体积热源模型,模拟T型接头开单边V型坡口时的焊接变形。基于预测结果,提出改变焊接顺序来控制焊接变形,通过对四种方案下焊接变形结果的对比确定了最优方案并进行了理论分析,为实际生产过程中焊接变形的预测和控制提供了理论指导。     

内部爆炸后舰船总体结构的剩余强度

讨论了内部爆炸后受损船体梁的剩余强度。纵向构件出现大的残余挠曲变形以及出现断裂变形情况下船体梁的剩余强度计算，给出了计算实例，得出了一些有意义的结论。     

刚性变幅船用起重机臂架结构计算方法

通过对中国船级社《船舶与海上设施起重设备规范(2007)》中对刚性变幅的船用臂架起重机计算要求进行分析和整理,结合起重机械方面专业书籍对相关结构的计算方法,给出了比较适合这类船用起重机臂架结构的计算方法,其中包括对该类型的起重机的单梁箱形变截面等强度臂架结构强度和变形扰度的计算分析。计算结果要求:结构强度应小于所用材料许用应力,变形扰度应满足Y方向变形[Σy]≤1/40和X方向变形[Σx]≤1/100的要求。通过对船上刚性变幅船用起重机臂架结构的计算应用,该类起重机在实际各种工况下使用中无结构损坏和变形,证实了该计算方法完全符合刚性变幅船用起重机臂架结构安全要求。     

某核动力平台双层舷侧结构耐撞性试验及数值分析北大核心CSCD

[目的]旨在研究某核动力平台双层舷侧结构的耐撞性能。[方法]分别建立全船和局部双层舷侧结构碰撞有限元模型,利用LS-DYNA软件进行碰撞仿真分析;在此基础上,设计双层舷侧结构准静态挤压缩比试验模型,开展相应准静态挤压试验,并与数值仿真结果进行对比。[结果]结果显示,对于船舶低速碰撞,局部结构模型与全船模型计算的结构响应基本一致。设计的准静态挤压缩比试验结果与数值仿真结果吻合较好,较好地反映了低速碰撞特性和结构变形模式,验证了数值仿真方法的正确性。双层舷侧结构的核动平台在受到5 000 t级船舶以2 m/s的速度碰撞时未发生破口,具有较好的抗碰撞性能。[结论]采用局部结构模型计算碰撞响应的精度较的,可大幅减少建模和计算的工作量。研究工作对于同类结构耐撞性能分析及碰撞试验研究具有一定的参考价值。     

反复撞击载荷作用下船体结构的变形极限

讨论了反复撞击载荷作用下船体结构的变形极限问题，并对具有扩展性缺陷的船体结构允许营运期限的确定以及船舶碰撞防护结构的设计等问题提出了分析意见。     

小型艇舷侧结构碰撞损伤性能研究

船舶碰撞是在巨大冲击载荷作用下的一种复杂非线性瞬态响应过程。对于常用的小型艇而言,其体积小、总体结构刚度比较弱,因而对于碰撞所带来的破坏性更为敏感。本文运用MSC.dytran计算程序建模计算,着重分析小型艇舷侧结构碰撞损伤特性,最终获得了小型艇的碰撞损伤主要是艇体的总体弯曲变形,损伤变形区域占全船的比例较大,且艇体结构通常不会出现断裂破坏等相关结论。