不同扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验

采用试验形式研究矩形扶强材和削斜扶强材结构形式的某铝合金船体纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能。首先建立舱段结构的有限元模型(目标船纵骨采用6082铝合金,其他部分采用5083铝合金材料),确定载荷工况并计算分析2种扶强材结构在相应载荷水平下的应力分布状态。在此基础上,设计并开展实际板厚4点弯曲疲劳模型试验,获得试验模型在不同载荷水平下的疲劳失效循环次数,根据试验测得数据得到2种扶强结构形式的S-N曲线。试验结果表明,矩形扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能优于削斜扶强材形式,该结论可为舰船上纵骨贯穿舱壁结构处节点形式的设计以及5083、6082铝合金焊接结构形式(T型焊接和趾端焊接)的疲劳强度评估提供依据。     

不同补板形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验研究

对嵌入式和搭接式补板形式的船体纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能进行试验研究。首先建立舱段结构有限元模型,确定载荷工况并计算分析两种节点形式在相同载荷作用下的应力状态。在此基础上,通过简化得到纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验模型。对两种形式的结构进行疲劳试验。试验结果表明嵌入式补板形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能优于搭接式,可为舰船上纵骨贯穿舱壁结构处节点形式的设计提供参考。     

船舶结构典型节点的优化分析

以船舶结构中的纵骨穿越强横梁和纵骨穿越扶强材2种典型节点为研究对象,以初步给定的1组设计尺寸为基准,在大型通用有限元软件ABAQUS中建立研究对象的有限元模型并进行计算,通过对不同补板形式和不同扶强材形式下节点应力的数值比较,研究局部结构形式对应力分布的影响,分析载荷作用下各节点形式的最大应力以及相互之间的应力变化百分比,从而给出了优化的节点形式,以供实际建造参考.     

T型扶强材在横向载荷作用下的侧向屈曲

考虑船舱进水导致船体梁的结构崩溃而发生沉没的事故中舱壁是一个关键的环节,通过能量法导出舱壁扶强材在侧向静水压力作用下的弹性屈曲的临界载荷公式,与有限元数值计算比较,证明文中计算公式的正确、简单、实用性。     

焊接缺陷对铝合金板架疲劳寿命影响的试验分析

[目的]为研究焊接缺陷对铝合金板架结构疲劳寿命的影响,[方法]首先,利用X射线对2种节点形式的铝合金板架试件焊缝部位进行拍照,筛选出含与不含焊接缺陷的铝合金板架,并通过对X射线图像的分析得到铝合金焊接缺陷的主要类型;然后,在不同载荷作用下,对含与不含焊接缺陷的2种铝合金板架试件开展疲劳试验,以获得铝合金板架的疲劳寿命;最后,运用ABQUAS软件建立含3种焊接缺陷的板架试件的局部仿真模型,分析和揭示含焊接缺陷板架结构失效产生的机理。[结果]试验结果表明:含焊接缺陷的试件失效是由于焊缝端部缺陷处出现裂纹,扩展后导致纵骨腹板发生断裂;而不含焊接缺陷的试件失效与节点形式有关,均是在循环载荷作用下纵骨面板失效产生疲劳裂纹,扩展到腹板后导致纵骨发生断裂。[结论]研究成果可为铝合金焊接结构的疲劳寿命评估及焊接缺陷对疲劳寿命的影响提供参考。     

板架扶强材的连续垮塌研究

建立了船舶结构板架扶强材连续垮塌的计算模型,推导船舶结构板架扶强材连续垮塌的最大屈曲利用因子公式。以某油船为例,在两种损伤模型作用下,计算出船底、内底板、舷侧板和甲板等处的屈曲利用因子,验证板架扶强材的连续垮塌。     

无顶凳槽形横舱壁附近甲板构件布置及型式优化

针对某MR型油船无顶凳槽形舱壁设计中,舱壁前后一档强框范围内甲板纵骨应力水平高,存在结构安全隐患的问题,基于有限元计算分析,通过多方案对比,探讨甲板结构布置形式对槽形横舱壁上端约束的影响,提出一种优化的甲板短纵桁布置方案及其端部连接型式,既可有效降低舱壁附近甲板纵骨的应力水平,又可解决短纵桁与纵骨连接处的疲劳问题。     

金属结构理论线标准的应用

介绍了《金属结构理论线标准》应用时的简便记忆方法 ,以及实际施工时在特殊节点情况下对该标准的应用 ,供有关人士参考将横舱壁上的角钢扶强材以其内缘为理论线。这样一来 ,舱壁扶强材的腹板就可以与甲板纵骨处在同一平面上 ,见图 3,既解决了肘板安装的困难 ,又使该处结构连接更加合理 ,从而增加了节点强度。图 1　某 5 4m石驳横舱壁与甲板的一个节点图图 2　以角钢外缘为理论线时的情形　　又如 :在检验另一条 4 8m石驳中 ,其甲板纵骨与横舱壁扶强材节点如图 4。此处 ,纵骨为⊥2 0 0× 875× 9。按理论线标准 ,应以靠近中心线的一边为理论线。横舱壁扶强材角钢折边朝向中心线 ,其理论线也就离开了中心线 ,此时 ,就出现了类似于上例的情形。虽然此时因纵骨为T型材 ,不致使肘板装配产生困难 ,但因腹板错开 ,节点也就明显不合理。所以 ,作者也提出了与上例同样的建议 ,被船厂工人采纳。需要指出的是 ,因该船有底纵骨L90× 90×10 ,还要注意将底纵骨的理论线也移到内缘 ,以保证与横舱壁扶强材之间节点的合理连接。类似情况 ,在船舶建造中时有发生 ,笔者认为 ,处理时 ,只要抓住主要矛盾 ,一切问题都可迎刃而解。3　结束语标准是经验的结晶、技术的升华、工艺的轨道、质量的验规。这句话给所有的标准作了系?     

船用铝合金板架结构典型节点的疲劳试验研究

本文针对船用铝合金板架结构典型节点的疲劳性能开展了试验研究。首先采用X射线对焊缝部位进行了拍照,获得了焊缝处的微观缺陷特征;然后进行板架的极限承载能力试验,得到板架的极限载荷水平;接着采用不同载荷水平进行反复载荷作用下的疲劳试验,获得了不同载荷水平下典型节点的疲劳寿命和破坏模式。试验结果表明:船用铝合金板架结构典型节点的疲劳寿命与测点应力呈双对数线性关系,即随着对数测点应力的增大,对数疲劳寿命呈线性下降趋势;而焊缝缺陷形式直接关系到节点的疲劳破坏模式与疲劳寿命。研究结果可为船用铝合金板架结构的承载能力评估与焊接工艺设计提供参考。     

超大型集装箱船纵骨贯穿孔的形状优化

基于在外板纵骨与横向肋板连接处的贯穿孔是疲劳裂纹的多发地带,以某超大型集装箱船为例,介绍了船体外板纵骨贯穿孔的受力状态,并基于谱分析方法,对该型船舭部外板纵骨贯穿孔结构进行了疲劳强度分析。通过比较不同结构形式贯穿孔的疲劳寿命和不同结构形式纵骨贯穿孔的优缺点,总结并提出了超大型集装箱船纵骨贯穿孔结构形式的设计要点。     

气垫船铝合金整体壁板应用初探

气垫船的高速性特点决定了全船重量控制的重要性。在影响结构重量的主要因素中,材料的选择尤为重要,为此大、中型气垫船船体材料都采用铝合金。而传统铝合金焊接结构在实际应用中存在着焊接变形较大且难以控制,焊缝和焊接热影响区力学性能下降等不足。文章首先基于气垫船船体线型简单、平直的特点提出了铝合金整体壁板的概念,并由此引出悬架式骨架系统;其次分析了铝合金整体壁板的优点;此外,文中还在国外应用背景基础上总结了整体壁板应用注意事项;最后提出了应用及优化上亟待解决的问题,为后续研究及推广应用提供参考。     

船用5083铝合金随焊滚压工艺的有限元计算

船用5083铝合金在焊接过程中较易出现热裂纹，主要原因是在脆性温度区间存在较大的收缩内应力。为此，对随焊滚压工艺进行研究，采用有限元分析软件MSC.Marc进行焊接工艺模拟，综合考虑焊接热源模型、材料性能和滚压等边界条件，建立船用5083铝合金工件的随焊滚压有限元模型，对比船用5083铝合金薄板在普通焊接工艺及随焊滚压工艺下的焊后残余应力。计算结果表明，在随焊滚压工艺下选择合适的轮枪距及压下量可有效降低焊后残余应力。     

船舶上层建筑铝合金分段焊接质量控制要点

14 400 t系列船的上层建筑设计为铝合金结构。根据铝合金材料特性及可焊接性，针对铝合金分段焊接难点，阐述铝合金分段的焊接方法、焊前清洁、焊接顺序、无损检测及注意事项等焊接质量控制要点。在实船应用中，结合焊接质量控制要点，铝合金分段的强度和焊接质量得到有效保证，为扩大铝合金在工业领域的应用提供参考。     

FPSO纵骨疲劳寿命分析

FPSO(Floating Production Storage and Offloading)长期系泊于定位海域,在服役期内没有进坞维修的可能。而在这个过程中,其船体结构承受不间断的交替变化的载荷,再加上高强度钢的广泛使用,使其疲劳破坏问题更加突出,因此其疲劳设计更为严格。本文以一大型浮式生产储油船为例,选取了典型剖面,采用简化的计算法进行纵骨的疲劳分析,给出了纵骨疲劳寿命计算的基本过程并且对船体结构中几种常见的节点连接方式的纵骨进行了疲劳寿命计算,通过分析比较,发现肘板软趾对疲劳寿命影响很大,从而找出最佳的端部节点连接形式,为工程设计提供依据。     

Modeling and analysis of thin-walled Al/steel explosion welded transition joints for shipbuilding applications

The study presents an analysis of S355J2+N steel and AA5083 aluminum alloy welded structural joints using explosion welded transition joints of reduced thickness. The transition joint thickness reduction significantly hinders the welding of the joints due to the risk of damage to the Al/steel interface as a result of the high temperatures during welding. Numerical modeling of the welding process is performed to determine safe welding parameters for the transition joint. The numerical analysis is supported by measurements of the temperature areas by a thermographic method. Welded structural joints are analyzed to determine the welding influence on the mechanical properties and microstructure of the transition joints. On this basis, a number of tests are carried out, including microhardness distribution measurements, strength tests of joints in two welding configurations and strength tests of the microspecimens of transition joints. Moreover, an experimental and numerical analysis of strain and stress distributions is carried out in combination with the use of the finite element method and digital image correlation, which allow us to identify the critical areas of the joints with regards to their strength. The results of the microstructural and strength tests carried out using macro- and microspecimens show softening of the aluminum alloy layers. However, the AA5083 and AA1050 layer softening as a result of welding did not reduce the load capacity of the transition joints, which could determine the strength of the dissimilar Al/steel welded structural joints.     

铝合金舟桥结构设计与甲板力学性能研究

针对铝合金舟桥在设计、受力分析、制造工艺诸方面的技术难题,开展了“铝合金用于舟桥承重结构的设计研究”预先研究工作。通过分析和试验研究,选出5种符合舟桥结构特点和加工要求的国产铝合金材料,确定了它们的机械性能和本构模型,制定了铝合金舟桥实用的焊接制造工艺;根据铝合金材料和舟体受力特点,提出了铝合金舟体结构的设计原则和雏形;通过结构拓扑优化和尺寸优化,确定了铝合金甲板的设计方案;通过理论分析和试验研究,建立了舟体结构强度的有限元数值分析模型,分析了铝合金甲板极限承载力和破坏机理,并建立了合理的失稳模态计算模型。     

新型立式铝-钢复合接头焊后性能实验研究

本文通过对新型立式铝—钢复合接头焊接后的抗拉强度、疲劳性能、抗冲击性能等实验研究，得出了新型立式铝—钢复合接头焊接后在力学性能上满足工程应用要求的结论。     

Fatigue damage in the side shells of ships

More than 40% of the registered fatigue cracks in ship structures are observed to occur in the side shell, more specifically in the connections of longitudinals to transverse web frames. The fatigue damage is caused partly by vertical and horizontal wave-induced hull bending and partly by outside water pressure on the side shell. Due to the non-linear nature of the outside water pressure the fatigue damage of the combined stress cannot be solved via a traditional frequency domain analysis. This paper solves the combination problem by application of a realistic wave model. The proposed model is used to analyze a segregated ballast tanker, and the results are compared to previously registered fatigue cracks. The analysis shows that it is very important to include the water pressure in the fatigue analysis, as this accounts for the majority of the expected fatigue damage. The analysis is performed for both I-shaped and L-shaped stiffeners.     

搅拌摩擦焊在船用铝合金结构中的应用

介绍搅拌摩擦焊的原理及特点,根据铝合金作为造船材料的优点,分析船用铝合金采用搅拌摩擦焊的优势,探讨铝合金搅拌摩擦焊在船体结构中的应用,指出今后搅拌摩擦焊技术的研究重点将是对搅拌头进行改进与创新。