船体结构极限强度的影响参数与敏感度探讨

本文采用非线性有限元方法计算了船体结构在两种失效模式下的极限强度：一是加筋板格的非一性失稳极限强度；二是船体在中拱及中垂弯曲下的总纵屈服极限强度。较全面 探讨了计算中各种因素对第一种极限强度的影响，并对这两种极限强度中的主要影响参数，包括屈服应力、杨氏模量、初始缺陷、焊接残余应力、板厚等变化的敏感度作了计算，为船体结构的可靠性分析与设计提供了科学依据。     

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。     

船体梁的极限强度分析

沿用Cadewell直接计算极限强度的方法，基于有限元的计算思想，将结构离散化为由横向构件和垂向构件所组成的结构，然后利用船体梁在破损时的应力分布，精确计算了船体梁的极限强度，并对加筋板受压时可能出现的5种屈曲形式作了分析，给出了考虑这5种屈曲模式的加筋板极限屈曲强度的公式；以某大型散货船为例，对船体的极限强度进行了评估，结果表明该方法是简便、可靠、实用可行的。     

船体梁极限强度的近似计算

船体梁的总纵强度是反映船舶结构安全可靠的最基本的强度指标。船体结构极限强度评估对于船舶结构初步设计、使用、维护和维修都非常重要，因此船体梁极限强度研究成为近几十年来船舶工程界的热点研究课题之一。到目前为止有两种典型的加筋板和船体梁的极限强度分析方法，它们是直接计算法和逐步破坏分析法。本文基于加筋板单元的平均应力应变曲线和逐步破坏分拆方法，提出了加筋板和船体梁极限强度的简化分析方法，考虑了初始挠度和残余应力对加筋板单元极限强度的影响。数值结果表明，采用本文简化方法得到的结果与有限元计算结果或其它逐步破坏分析结果比较符合。     

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。     

内河船舶极限强度计算的逐步破坏法程序设计

在船舶设计与强度评估中,为更加真实地了解船体结构的安全极限,要求计算船体梁的极限强度。逐步破坏法由于其计算效率高,结果比较可靠,被广泛运用于大型海船设计,但在内河船舶设计规范中,至今尚无有关极限强度的条款。通过非线性有限元程序计算得到加筋板单元平均应力应变关系,并与Rahman法、CSR法以及ISUM方法计算得到的应力应变关系曲线进行对比,以验证其可靠性。然后,按照一定的规律建立符合内河船舶构造的加筋板单元应力应变关系数据库,并编写逐步破坏法计算程序,在计算过程中,其能根据加筋板单元尺寸自动选取对应的关系曲线;对参数超出数据库的情况,则通过插值实现。     

船体结构极限强度研究进展

综述了船体结构极限强度的研究现状,分析了加筋板、船体板架和船体梁极限强度的计算方法以及船体结构极限强度的试验研究。     

浅析船体结构极限强度模型试验技术

船体结构极限强度是船体结构安全检验中的重要参考指标,因此船体结构极限强度模型试验技术在船舶工程行业中发挥着十分重要的作用,基于此,本文针对船体结构极限强度模型试验技术的应用进行详细的研究分析。在极限强度模型试验相关原理的基础上,从对甲板加筋板和箱型梁对不同模式下的船体结构极限强度模型试验技模型设计进行分析,最终采用实际的船体结构极限强度模型试验对极限强度模型进行验证。     

基于船体结构总纵极限强度的可靠性分析

本文基于船体结构总纵极限强度失效模式，采用进行的一阶二次矩法和蒙特卡洛法，建立了船体结构总纵极限强度时变可靠性评估方法和评估程度。具体分析了某大型油船在全寿期内由于海水腐蚀船体结构极限强度可靠性的变化情况，系列计算结果表明，如果仅考虑海水腐蚀的影响，在某一使役期附近（本文算例结果为13－15年），船体结构因总纵极限强度不够而失效的可能性最大，因此，在使役期之前，船体 检测和维修是必要的。     

船舶空间结构可靠性研究

从结构元件和结构系统两个层次对船舶空间结构的可靠性进行分析计算.船体是一种由梁和加筋板格组成的三维空间薄壁结构,分别以杂交梁元和加筋板格元来模拟三维结构体系.基于随机有限元法,采用改进一次二阶矩法分析大型结构系统元件的可靠性,在此基础上,采用改进的分枝限界法寻找主要失效模式,然后用概率网络估算法(PNET法)计算结构系统的可靠性指标.通过实例对典型舱段结构在中拱、中垂两种工况下的可靠性进行计算.结果表明,该方法能较好地解决船体空间结构的可靠性分析.     

纵向弯矩下材料随机特性对复合材料船体可靠性的影响

The effects of stochastic characteristics of materials on the reliability of ship hulls made of composite materials under longitudinal moment were extensively studied using reliability and sensitivity calculations of a composite ship hull which was sagging.The reliability indices and failure probabilities of the ship in three kinds of failure modes (buckling,material failure,and ultimate collapse) were calculated by the surface response method and JC method.The importance factors of random variables in stochastic models,such as the model errors in predicting the ultimate longitudinal strength of ship and the longitudinal bending moment that the ship withstands,as well as the stochastic characteristics of materials in the models used,were calculated.Then,the effects of these random variables,including the stochastic characteristics of materials on the reliability index and the failure probability of ships which were sagging,were discussed with their importance factors.The results show that the effects of stochastic characteristics of materials on the reliability of ship hulls made of composite materials should be considered during the reliability assessment of composite ships.Finally,some conclusions and recommendations were given for high-speed ship design and safety assessment.     

船用推进变频调速装置保护技术研究

推进变频调速装置是船用电力推进系统关键组成部分,一旦损坏不能正常运行,将导致全船整个推进系统瘫痪,失去前进动力。基于推进变频调速装置在船用电力推进系统中的重要使命,本文针对船用变频调速装置可能存在的故障类型进行了分析,提出了相应故障类型的保护要求,给出了保护方法,并对关键保护技术进行了试验验证。试验结果满足设计要求,证明了保护方法的可实现与有效,提高了船用动力系统的可靠性,具有较高的理论研究价值和工程应用价值。     

实用船舶结构疲劳评估方法概要

船舶结构的疲劳评估是船舶力学的主要研究领域之一。本文对常用的船舶结构疲劳评估方法——船级社提出的简化方法、谱分析法、设计波法、断裂力学方法,以及概率S-N曲线和概率断裂力学方法进行了概述。首先分别对每种方法中的关键技术细节进行了较为详细的论述,给出了这些技术细节当前的处理方法及存在的主要问题。最后,对各方法进行了总结和概括,指出了每种方法的优缺点,并给出了每种方法未来的研究重点和发展方向。     

内河船舶极限总强度的试验研究

介绍了有关内河船舶极限总强度的一些试验研究工作，重点考察了不同骨架形式对船体总纵极强度的影响，得出了一些具有实用意义的结论。     

船舶结构极限波浪弯矩统计特征的一致性定义

在船舶结构界可靠性方法已得到越来越广泛的应用。在进行现有船舶的可靠性分析或对新船制订可靠性设计规范时，必须要首先确定能力与载荷的统计特征。对于船舶结构来说，波浪弯矩是主要的载荷，极限波浪弯矩的统计特征对极限强度的可靠性分析十分重要。但是，通过研究发现，不同的文献中给出的用于确定极限波浪弯矩统计特征的概念和方法并不一致，这一差别可能对了随后的船舶结构可靠性分析和设计有一定的影响。本文旨在对船舶结构极限波浪弯矩统计特征的一致性定义作一些讨论，以期澄清一些概念。     

满足稳定性的船舶板架结构的可靠性分析

以I型截面为例，考虑屈服应力和外载荷为随机变量，并满足稳定性条件下，对板架结构进行可靠性分析。采用随机有限元法求解非线性安全余量可靠性指标及失效模式间的相关关数，为满足稳定性的板架结构的可靠性分析提供一个合理方法。最后，通过板架结构的可靠性算例，说明分析的有效性。     

船舶虚拟装配集成化建模方法研究(英文)

A new method of virtual ship assembly modeling which integrates ship three-dimensional design and ship construction planning was described in this paper. A workflow model of simulation modeling based on the virtual ship assembly process was also established; furthermore, a method of information transformation between the ship three-dimensional design and ship construction plan was formulated. To meet the requirements of information sharing between different systems in the ship virtual assembly, a simulation database was created by using the software engineering design method and the relational data model. With the application of this database, the information of ship three-dimensional design, construction planning, and virtual assembly can be integrated into one system. Subsequently, this new method was applied as a tool to simulate the virtual assembly of a ship, and the results guarantee its rationality and reliability.     

损伤舰船结构安全性评估

损伤舰船的承载能力和环境载荷涉及许多不确定因素。为评估某舰损伤情况下的结构安全性,提出了基于极限强度和极值载荷的损伤舰船结构可靠性模型,分析了损伤舰船极限强度和极值载荷的统计特征,采用拉丁超立方抽样与条件期望和对偶变数相结合的方法进行可靠性分析。可靠性分析结果表明损伤舰船目标裕度可取0.75。     

海事40 m级巡逻船理论螺旋桨设计应用分析

运用升力线、升力面以及面元法理论为海事40m级巡逻船设计新型螺旋桨。采用给定环量分布进行螺旋桨理论设计,并通过桨模敞水试验和实桨装船后的实船测试验证该桨的理论设计方法。实船测试主要通过2条相同船型的实船,分别加装图谱桨和理论桨进行航速、轴功率、艉部振动对比测试,用实船试航的试验数据对比分析理论桨相对图谱桨的性能指标。结果表明：采用理论方法设计的螺旋桨相对原来的图谱方法,与船型匹配得更加精确,实船的螺旋桨效率约提高2％;船体艉部振动约减小5dB。     

双体船兴波阻力数值计算及兴波干扰研究

本文基于Noblesse新细长船理论,编制了Matlab兴波阻力数值计算程序。对双体Wigley船型进行了计算,并将船模阻力实验值与计算结果对比,验证程序的可靠性。同时,计算了一艘实际双体船,给出了该船在设计航速下出现有利干扰的片体间距范围,为该船的设计提供一定的理论依据。