长甲板室端部应力集中分析及优选设计研究

针对长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处的应力集中问题,采用结构有限元数值分析方法,探讨在空间布置受到限制的条件下,应力集中交界处圆弧型肘板臂长、圆弧半径等参数变化对应力分布和大小的影响,并得到降低应力集中系数的圆弧型肘板参数的最佳值。文中根据研究结果,对某艘实船的长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处圆弧型肘板进行优选设计,有效地降低了该处的应力集中水平。     

船舶圆弧过渡肘板节点的屈曲破坏研究

船体构件腹板在连接端部逐渐升高形成圆弧过渡肘板节点,较大的腹板尺寸导致其受弯时易出现屈曲破坏,从而影响船体结构的安全性。以典型圆弧过渡肘板连接的横梁-肋骨节点结构为研究对象,采用极限强度试验与非线性有限元模拟方法,研究肘板节点受弯时的破坏模式、极限载荷以及屈曲过程,讨论肘板臂长、圆弧半径、面板厚度对节点结构屈曲破坏的影响。结果显示:考虑初始缺陷的非线性有限元模拟结果与试验结果一致;根据肘板尺寸的不同,屈曲破坏的位置包括靠近肋骨的横梁腹板区域以及肘板与横梁过渡圆弧处的腹板区域;随着肘板臂长的增加,不同圆弧半径时节点的极限载荷均为先增大后趋于不变;随着圆弧半径的增加,肘板臂长较小的节点极限载荷缓慢上升,肘板臂长较大的节点极限载荷则近似呈线性增长趋势;面板厚度对极限载荷的影响较小,随着面板厚度的增加,极限载荷先缓慢增加后趋于不变。     

多用途船绞车、锚机基座及支撑船体结构强度计算分析

建立17 600 DWT多用途船艏部绞车、锚机基座及支撑基座船体结构局部有限元模型,依据CCS规范对基座及支撑基座的船体结构进行直接计算及分析,结果表明,在甲板上浪、锚机基座承受45%锚链破断力及挚链器受80%破断力三种工况下基座及支撑结构强度均满足规范要求,但基座肘板与甲板连接处、锚链筒与甲板连接处及基座腹板下方的船体舱壁处应力较大,分析不同肘板自由边过渡形式对连接处应力的影响,提出合理的肘板自由边过渡形式。     

货船机舱棚的建造工艺

货船机舱棚的主要功用是保护开在机炉舱上方露天甲板处的舱口,因此,船级社对此都有一定的要求,如要求有坚固的钢结构。此外,为防止海浪上甲板,发生机舱进水的危险,对露天甲板的机舱棚的出入口及其门槛高度都有相应的一级、二级关闭状态的规定。机舱棚在货船结构中是上层建筑及甲板室的一部分,艉机型货船的机舱棚已离开船舯部分的高应力区域,不必考虑船体总纵弯曲的影响,因此仅属于局部强度要求的一般船体结构。由于货船机舱内的布置以及建造上的要求,为了合理布置,安全吊装、维修和卸装主机、发电机等设备及其排气管,各种管系,并且提供一定空间等原因,机舱壁往往设计成上下贯通的深井结构,其围壁犹如一座六七层高的大楼内墙壁板。考虑到机舱采光,船员在机舱内值     

基于邻域培植遗传算法的半潜式平台生活楼肘板优化研究

随着半潜式平台的大型化发展，平台生活楼开始参与平台总体变形，在角隅等不连续位置易产生应力集中现象，从而影响平台结构安全。为改善生活楼与主平台甲板连接角隅处的应力集中问题，本文分析了影响生活楼与甲板连接区域危险的波浪工况及应力水平；在应力集中区域，设置连接肘板，并对肘板的尺寸和形状进行参数化建模，基于领域培植遗传算法进行多目标优化求解，分析不同权重比下的优化结果；结合规范要求的典型设计波工况，对优化后的肘板在不同工况下的应力集中改善效果进行评价。本文的相关的优化流程和分析方法可为海洋平台局部结构的优化设计提供一定的参考     

船体结构开口应考虑的几个主要问题

本文简要地叙述了船体结构开口引起应力集中的有关问题,介绍了在甲板、外板、甲板室侧壁以及强力构件上开孔后应采取的补偿措施和具体要求。     

某散货船舱口围肘板趾端开裂原因及节点优化方案分析

文章首先分析了某46 000 DWT散货船纵向舱口围端部肘板趾端开裂的原因,根据分析结果提出了节点优化方案;采用有限元直接计算的分析方法比较了修改前后节点的应力状况,并进行验证;提出了舱口围端部肘板修复时切割、装配和焊接的要求。研究结果为散货船舱口围板高应力区域的节点设计提供了理论和实船验证依据。     

甲板开口围缘扁钢加强方式研究

针对开大长矩形口的甲板结构,在开口内缘加设围缘扁钢,可以降低角隅处的应力集中。采用参数化分析方法,基于结构有限元数值计算结果,研究不同甲板厚度、开口尺寸和角隅半径时,扁钢长、宽、厚尺寸参数对应力集中的影响,并分析其原因。研究结果表明,随着扁钢尺寸的增大,开口处应力集中系数为先减小后增大,合理地设计扁钢加强方式才能有效降低应力集中。通过参数化计算,提出开口处围缘扁钢加强方式优化设计思想,给出最佳扁钢宽度值、厚度的设计公式及设计图谱,可以为甲板开口加强设计提供参考。     

舱内爆炸载荷下箱型梁船体节点结构强度分析

[目的]为了研究箱型梁典型节点结构在舱内爆炸下的结构强度,[方法]基于ANSYS/LS-DYNA显式动力有限元软件,首先建立箱型梁船体舱段结构的有限元模型。然后,采用ALE算法开展舱内爆炸载荷下舷侧箱型梁与强横梁连接处不同型式节点结构的动态响应数值计算。最后,在给定的炸药当量和爆点位置情况下,获得舱室结构的整体变形和破坏模式,并分析在不同节点结构设计方案下典型位置的应力特征。[结果]计算结果表明:舷侧箱型梁与强横梁连接处圆弧式和肘板式节点结构的应力峰值与甲板破口尺寸基本相当;从舱壁撕裂长度来看,肘板式稍逊于圆弧式,在中间箱型梁与强横梁连接处,圆弧连接最优,单侧肘板次之,双侧肘板最差。[结论]所得到的数值计算结果可为箱型梁节点连接结构的工程应用提供有益的参考。     

复合材料船体纵向极限强度可靠性分析

把船体甲板或船底板结构视为是一系列加筋板单元的组合，然后利用复合材料梁柱理论计算船体加筋板单元构件的极限承载能力，最后用Smith法计算复合材料船体的极限承载能力。由于复合材料船体纵向极限强度的极限状态方程不能简单地用船体各参数显式表达，故将近年发展起来的响应面法与JC法相结合，对复合材料船体纵向极限强度进行了可靠性分析。并讨论了影响船体纵向极限强度可靠性各变量的敏感性。     

船舶舱室噪声预报的方法

对船舶舱室噪声预报的各种方法进行了较详细的阐述,并结合某型实船介绍了以统计能量法进行舱室噪声预报及改进设计研究的方法,可为今后船舶开发提供相关参考依据.     

活动甲板室锁紧系统的设计与结构强度分析

针对使用气动减振装置的活动甲板室,提出一种航行锁紧系统的设计,用于大风浪或者航行状态下将活动甲板室与主船体进行刚性连接。结合一条使用该航行锁紧系统的大型自航绞吸挖泥船,阐述该锁紧系统的结构形式和工作方式等内容,并且对该系统各组成结构所承受的载荷进行分析,基于此对相应结构的强度进行有限元分析,证明该系统结构强度可以满足设计要求。研究结果对采用类似方法将甲板室与主船体进行连接的船舶设计工作具有一定参考价值,也为一些船型的开发提供新的思路。     

统计能量法在船舶舱室噪声预报中的应用

详细介绍了统计能量法并结合某船模型以统计能量法进行舱室噪声预报及改进设计研究。在某段舱室内分别以加减震器与不加减震器2种工况下噪声的计算结果与统计能量法得出的计算结果进行分析对比,充分验证了统计能量法的预报可行性,得出结论:统计能量分析法可以有效地预报船舶舱室的高频噪声,可以对局部设计的更改和局部减震装置的施加进行有效的仿真,适用设计阶段船舶舱室噪声的预报和结构声学优化计算。本文所得数据也可为今后船舶设计开发提供相关参考依据。     

双体船大开口角隅节点疲劳强度优化方法研究

与同样吨位的单体船相比,双体船具有更大的甲板面积、更大的舱容。在双体船大开口角隅位置,由于应力集中,更容易引起疲劳损伤的迅速积累。因此,在结构设计中,角隅位置的疲劳强度一直是工程界关心的部分。本文使用谱分析方法研究双体船角隅节点的疲劳强度。在疲劳校核基础上对角隅位置进行优化设计,研究增加板厚和增设肘板对角隅处疲劳强度的影响。在此基础上分析不同优化方法的适用性,为船舶设计与安全性能提供适当的建议。     

肘板趾端表面裂纹在随机波浪载荷作用下的疲劳扩展预报

肘板趾端是船舶与海洋结构的疲劳热点。文章用三维有限元分析了趾端表面裂纹应力强度因子修正系数的变化规律,并与BS7910推荐的典型节点表面裂纹应力强度因子公式计算结果作了对比,结果表明趾端表面裂纹应力强度因子沿深度方向的放大系数和T型节点相差很小,而表面端点应力强度因子修正系数则当裂纹长度在肘板厚度范围内时和T型节点相差很小,超出后则相差较大。以某客滚船上肘板趾端应力范围长期分布服从Weibull分布,产生系列均值为零的应力幅,应力强度因子分别采用有限元结果和BS7910中T型接头公式进行计算,采用单一曲线模型计算该趾端表面裂纹的裂纹扩展。计算等效应力强度因子幅时,考虑焊接残余应力的影响。计算结果表明以T型接头的公式计算趾端表面裂纹应力强度因子和有限元结果相差很小。建议将T型节点表面裂纹应力强度因子计算公式用于趾端表面裂纹应力强度因子的计算,并采用单一曲线模型对随机波浪载荷下作用下船舶典型节点疲劳裂纹的扩展寿命进行了预报。     

船舶上层建筑端部应力状态试验研究

本文针对某船舯部上层建筑端部在航行中出现裂纹这一现象，运用相似理论设计了大比尺钢结构模型进行试验研究，测试了四种端部结构型式在同一载荷作用下端壁下缘垂向应力和水平应力以及端壁附近甲板的应力分布规律，得出了一些有价值的结论。     

Determination of structural stress for fatigue assessment of welded aluminum ship details

The main objective of this paper has been to review and to verify already published hot-spot stress extrapolation procedures for plate structures, and to develop and verify a new and general method for the structural stress extrapolation to be used together with a hot-spot design S-N curve for aluminum ship structures. The proposed extrapolation method has been based on the asymptotic behavior of the stresses adjacent to an idealized notch (‘singularity’). On basis of the fatigue test S-N data obtained in this study, relevant S-N curves to be used together with a proposed extrapolation procedure and with already published extrapolation methods have been suggested. A hot-spot design S-N curve with a characteristic strength of 32 was suggested as a suitable choice for the fatigue assessment of profile ground fillet welded stiffener/bracket connections while a design hot-spot design S-N curve with a characteristic strength of 25 was suggested for as-welded stiffener/bracket connections.     

正交试验设计法在船体结构优化设计及计算中的应用

本文应用正交试验设计法(以下简称正交法)进行了船体结构的优化设计和计算。在优化设计中,用正交法分析了结构形式和构件变化对应力变化的影响,得出了合理的结构形式和构件尺寸。所举例子除了能定性地,而且在一定程度上也能定量地表明各构件的变化对结构应力变化的影响。为减少有关函数(如结构中求位移和力的有限元法)的计算次数,减少机时,提出了用正交法求初始值和效应,估算优化点并计算确定实际值逐步迭代的方法。还用这一方法编制了部分船体结构的计算程序。