聚氨酯夹层板舱口盖振动特性研究

聚氨酯夹层板(SPS)因其出色的力学性能、减振降噪特性等在船舶建造领域得到了广泛应用。以船舶轻量化、高性能设计为目标,以64000DWT散货船钢制舱口盖为替代目标,采用聚氨酯夹层板设计新型舱口盖结构,基于有限元软件Ansys Workbench开展SPS舱口盖结构振动特性分析,研究其模态振型、谐响应和随机振动。通过与钢制舱口盖振动特性的对比研究,论证了聚氨酯夹层板在船舶减重和结构减振方面的优势与前景。研究结果表明:SPS舱口盖设计方案,在实现整体减重12%的情况下,使谐响应振幅降低75%;在1σ区域内,使随机振动的位移、应力响应分别降低了63.4%和76.1%。研究结果可以为船舶结构轻量化设计、舒适性改善等提供参考。     

基于响应面法的SPS舱口盖结构多目标优化

本文以轻量化为前提,设计传统钢制板架舱口盖的钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)替代方案.对不符合结构刚度、强度要求的初步方案,采用基于BBD(Box-Behnken Design)设计的响应面法进行结构多目标优化设计,以结构变形和等效应力作为优化目标,结构尺寸及质量为约束条件,建立响应面模型,得到优化后的SPS舱口盖设计方案;并采用有限元仿真方法,对优化前后的方案进行了仿真计算,对优化目标进行了详细对比,验证了优化的有效性和必要性.对比结果表明:优化后的SPS舱口盖结构,在减重9.28％的情况下,变形减少了36.7％,应力降低了30.5％;说明采用响应面法对SPS舱口盖实现多目标优化可行,且优化效果明显.     

基于ANSYS大型矿砂船舱口盖的模态分析

基于ANSYSWorkbench建立大型矿砂船舱口盖三维模型,分析计算了舱口盖固有频率和固有振型,计算结果表明船体的激振频率在舱口盖固有频率范围内,因而在其结构设计时需要考虑共振问题。随着振动阶次升高,舱口盖的振动逐渐由整体振动转变为局部振动,刚度越小、振动越剧烈。模态振型分析可为舱口盖结构优化和破坏部位预测提供计算依据,更为船体设计减振措施提供理论指导。     

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Box-Behnken响应面法的SPS烟囱结构设计优化

为实现舰船轻量化设计,且具备更优良的力学性能,采用钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)结构替代传统钢制加筋板,形成新型烟囱结构设计方案,并基于Box-Behnken响应面法开展SPS烟囱结构的优化。以烟囱结构位移和等效应力作为优化目标,结构尺寸和总重量为约束条件,建立优化模型,得到优化后的SPS烟囱结构设计方案,并采用有限元法,对优化前后的方案进行仿真计算;对优化目标进行分析对比,验证了优化结果的有效性和准确性。结果表明,优化后适用的SPS烟囱结构,在减重13.16%的情况下,位移减小19.50%,应力降低31.96%,说明采用响应面法对SPS烟囱实现多目标优化可行,且优化效果明显。     

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。     

散货船连续纵向舱口围板设计

综合考虑散货船设计面临的结构轻量化需求和纵向舱口围板趾端和舱口角隅容易产生裂纹的问题,以21万t散货船为例,提出一种连续的纵向舱口围板结构设计方案。结合HCSR规范,采用有限元分析方法,研究连续纵向舱口围板对整个主甲板区域重量以及对舱口角隅应力和疲劳的影响,结果表明,连续纵向舱口围板方案在散货船上是可行的,该方案可使整个甲板区减重41.54 t,而且舱口角隅处的应力水平和疲劳强度比传统方案有所改善,应力水平下降4.69%,疲劳寿命提高37.64%。与传统的不连续纵向舱口围板相比,连续纵向舱口围板设计方案可实现散货船结构轻量化,消除了舱口围板趾端疲劳裂纹隐患,降低了舱口角隅应力水平。     

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。     

夹层板脱层对结构振动特性的影响分析

聚氨酯弹性体钢夹层板结构(SPS)因其优异的力学性能和可设计性,近年来在船舶制造等领域得到广泛应用。本文通过理论与数值仿真,研究了SPS夹层板结构自由振动以及脱层对振动特性的影响。首先,对SPS夹层结构,提出一种等效模型,采用简化一阶剪切变形理论,建立了夹层板横向自由振动控制方程,并结合边界条件给出了SPS夹层结构的振动频率表达式。通过与文献和数值仿真结果的对比分析,验证了本模型与方法的有效性与准确性。考虑结构易脱层的特点,研究了面/芯脱层对结构振动特性的影响,对比分析脱层范围、脱层位置以及脱层形状对结构低阶频率的影响,给出了各脱层参数与结构低阶振动频率的关系,为SPS结构的设计与应用提供指导。     

夹层板脱层对结构振动特性的影响分析

聚氨酯弹性体钢夹层板结构（SPS）因其优异的力学性能和可设计性，近年来在船舶制造等领域得到广泛应用。本文通过理论与数值仿真，研究了 SPS夹层板结构自由振动以及脱层对振动特性的影响。首先，对 SPS夹层结构，提出一种等效模型，采用简化一阶剪切变形理论，建立了夹层板横向自由振动控制方程，并结合边界条件给出了 SPS夹层结构的振动频率表达式。通过与文献和数值仿真结果的对比分析，验证了本模型与方法的有效性与准确性。考虑结构易脱层的特点，研究了面/芯脱层对结构振动特性的影响，对比分析脱层范围、脱层位置以及脱层形状对结构低阶频率的影响，给出了各脱层参数与结构低阶振动频率的关系，为 SPS结构的设计与应用提供指导。     

VLOC大型舱口盖舾装工艺流程

考虑到舱口盖的舾装是船舶建造的重要组成部分,其舾装工艺直接影响到其使用性能,以30万tVLOC船的舱口盖为例,介绍其舾装工艺流程,并对该流程的合理性进行分析。     

某V型高速柴油机振动测试及动力学分析

针对某艇主机12缸V型高速柴油机振动过大的问题,开展柴油机动力学分析与振动测试,得到各主要工况下的振动响应。研究结果表明,柴油机振动干扰成分丰富,且分布在很宽的频域上,主要干扰频率为基频的0.5阶、1.0阶及3.0阶,设计时应重点考虑隔振系统刚度与主要干扰阶次的关系。对主机振动过大的原因进行分析,结果表明引起共振的干扰频率、存在激励力或结构局部共振、柴油机结构轻量化及刚性较低是主要影响因素,对柴油机减振设计具有指导意义。     

基于多岛遗传算法的舱口盖结构优化设计

为降低空船质量，提高经济性，针对某船舱口盖结构减重进行研究。采用拉丁方试验法建立样本空间，根据样本参数进行有限元模型求解。采用响应面模型法建立舱口盖结构设计近似模型，以规范中对应力和变形的要求作为设计约束条件，基于多岛遗传算法对某船舱口盖结构进行优化设计。结果表明，优化解收敛性好，可满足规范要求。     

泥浆泵舱顶部甲板减振研究

以某平台泥浆泵舱顶部甲板为研究对象，利用数值计算和振动测试结合的方法对其减振方案进行研究。设置两种泥浆泵运行工况，利用振动分析仪测量甲板上表面8个高振动测点的振动速度。利用有限元方法建立顶部甲板模型，通过模态分析和谐响应分析得到顶部甲板的前五阶固有频率和各测点振动速度-转速曲线。振动响应数值计算结果和测试结果吻合，验证数值模型可靠性。分析发现顶部甲板固有频率远离激励频率，结构振动属于强迫振动，主要由泥浆泵输出管系的管托固定在刚度较弱的顶部甲板纵骨引起。甲板振动速度不符合规范要求，因此提出两种增加刚度的减振措施。通过谐响应分析重新计算测点的振动速度响应，结果满足规范要求。研究结果为船体局部结构设计和减振设计提供参考。     

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。     

梁结构的振动响应研究

研究有限均匀欧拉梁结构的振动响应。梁结构包括单跨梁和具有中间支座支撑的多跨梁结构。采用波动分析法来分析梁结构的振动响应。梁的边界条件采用边界阻抗来定义,建立了求解标准边界条件下有限梁结构在简谐外力激励时响应的统一方程,为分析计算具有标准边界条件的梁结构振动响应奠定基础。     

基于多种失效模式SPS复合钢板替换船用钢板的优化设计

在SPS复合钢板的设计中获取不同的失效模式。以减重为目标,应用序列二次规划法对SPS复合钢板进行等效船用钢板的优化设计,同时对SPS复合钢板进行多目标优化,应用层次分析法定各目标的权重。在这两种优化方法的基础上,对船用钢板与SPS复合钢板进行了屈曲、弯曲对比数值分析,同时将结果与理论计算结果对比分析。结果表明,SPS复合钢板重量能够减轻37%以上,刚度增加两倍多,但厚度增加70%。     

激光焊接技术在舰船建造中的应用

介绍了激光焊接技术的发展历史、工业焊接用激光源的基本特点、激光焊接技术用于造船业的优势及其存在的困难,重点介绍了激光焊接技术在舰船建造中的应用实例,包括激光焊接大型船板、激光焊接型材、焊接瓦棱夹层板、激光焊接修复等,指出了在舰船建造中开展激光焊接技术研究的必要性。     

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。