舰船甲板变形的理论研究

为了研究舰船甲板的变形,对其结构进行了简化,建立了舰船甲板受力的数学模型。分别在横向载荷、总纵弯矩及二者共同作用等3种情形下,对舰船甲板的变形特性进行了计算。计算结果表明,舰船甲板受力变形为mm级;在横向载荷作用下,舰首甲板变形最大;在总纵弯矩作用下,甲板的0.6~0.75间部位变形最大。     

舰船甲板结构的极限强度研究与结构优化

舰船甲板结构的强度具有非常重要的意义,是舰船安全运行的重要保障。为了提高舰船甲板在极端条件下(如导弹攻击、重物载荷等)的强度,本文首先对甲板结构强度理论进行了详细介绍,然后对舰船甲板进行了合理的简化和动力学模型建立,最后基于有限元分析软件Ansys平台进行了舰船甲板的建模、网格划分、极限强度下的载荷仿真等内容,对提高舰船甲板的安全性能有重要的意义。     

甲板屈曲测量与有限元分析预报的比较

无触点遥控测量技术与有限元分析方法相结合，可对舰船甲板在受载状态下的实际变形和理论计算值进行比较。试验中应用了相干激光雷达扫描技术和表面检测软件。首先在无栽荷状态下对甲板进行测量，然后在施加中拱载荷和中垂载荷状态时分别测量甲板的变形。试验中对大量的点进行了高精度测量，以便直接与有限元法预报的变形进行比较。同时，还详细介绍了试验过程以及试验数据与有限元法预报的比较结果。     

轮载作用下的甲板结构设计

分析了舰船甲板轮载的特点,提出了基于许可永久变形准则的甲板结构设计方法,讨论服轮载和许可永久变形设计值,并利用有限元程序进行了甲板的非线性响应计算,在此基础上给出了轮载作用下设计图谱,最后给出了设计步骤和算例。     

非接触爆炸下纵向箱型梁舰船的极限承载能力研究

以德国F124护卫舰纵向箱型梁甲板结构型式的舱段为研究对象,采用流固耦合方法计算其在空爆作用下的甲板变形。采用阻尼因子法,对各冲击因子下箱型梁和普通甲板结构型式舱段塑性变形后的极限承载能力进行比较分析。研究结果表明:在遭受非接触爆炸冲击后,箱型梁甲板结构型式与普通甲板结构型式相比,具有变形小、变形后舰体极限承载能力下降低等优势,因而能够显著提高舰船生命力。     

两种强力甲板结构形式在大变形损伤状态下的极限强度分析

针对2种不同强力甲板结构形式的舰船,应用ABAQUS非线性有限元分析工具,计算舰体在强力甲板大变形损伤状态下的总纵极限承载能力.采用冲击动载荷来模拟得到结构的大变形损伤状态,并将其作为初始状态进行极限承载能力分析.分析结果表明,纵向箱形梁这种新型强力甲板结构形式相比常规强力甲板结构形式,在大变形损伤下舰体总纵极限承载能力等方面具有显著的优越性.     

考虑舰船甲板弹性变形时的传递对准方法研究

传递对准时,帆船甲板的弹性变形会对装在甲板上的子惯导系统的对准精度产生一定的影响,因此需要对弹性变形进行建模,估计出弹性变形角并加以补偿来提高对准精度。首先对舰船甲板的弹性变形进行建模,并采用“速度＋角速率”匹配的对准方法进行卡尔曼滤波仿真,对安装误差角和弹性变形角进行了估计。仿真结果表明该方法在估计子惯导的安装误差角和弹性变形角时的精度可以满足使用要求的精度。     

接触爆炸下舰船强力甲板塑性动态响应特性研究

基于舰船强力甲板结构和接触爆炸工况设计,采用非线性有限元计算方法对在不同炸药量下、不同尺寸的纵桁和强横梁的强力甲板进行接触爆炸数值模拟。分析球形炸药接触爆炸下空气冲击波的压力分布以及对甲板的冲击过程,结果显示强力甲板结构在接触爆炸下呈现出3种破坏模式,并通过定义构件相对强度因子,提出了破坏模式的判别条件,初步揭示舰船强力甲板在接触爆炸下的塑性动态响应特性。     

基于疲劳强度的舰船甲板支撑结构设计方法

舰船甲板支撑结构在受到高强度的海水和载重的压力作用时,容易产生断裂,为了提高舰船甲板支撑结构的抗压强度,提出一种基于疲劳强度优化的舰船甲板支撑结构设计方法。构建舰船甲板支撑结构的疲劳应力分布和屈服响应模型,采用有限元分析方法进行舰船甲板支撑结构的断裂行为评估和抗压能力预测,构建舰船甲板的机械荷载力学方程,通过对方程的优化求解得到满足最大疲劳强度和承载能力的应力系数,以此指导舰船甲板支撑结构设计。仿真测试结果表明,采用该方法进行舰船甲板支撑结构设计能提高支撑结构的载荷,疲劳应力强度得到提升。     

基于自适应进化策略的舰船甲板结构动力优化

舰船甲板结构是船体主要组成部分,它的动力性能影响到人员的舒适及船体安全,如果甲板振动过大,不仅会影响舒适性,甚至会导致甲板结构发生破坏,直接威胁船舶安全性.在舰船航行过程中,引起甲板振动的振源主要来自于螺旋桨和主机激励.本文基于自适应进化策略算法,考虑结构设计变量均为符合工程实际的离散变量,建立了适合对舰船甲板结构进行动力优化的方法,并针对某实船甲板出现有害振动问题,结合实船测量数据,对甲板动力特性进行了优化,得到减振结构修改措施.结果表明本文优化对于提高舰船的舒适性乃至安全性,有一定的实际意义和应用前景.     

考虑细长杆件不同坠落角度的海洋平台甲板损伤预报方法

[目的]在海洋平台吊装作业中,因吊机设备老化以及违规操作等而造成的坠物事故在海洋平台作业中时有发生,其中在杆件结构,如套管、钻铤等设备方面的问题最为常见,因杆件坠落时接触面积小,常会导致板架结构的损伤破坏。[方法]选取细长杆件坠物撞击甲板结构的场景开展结构损伤研究。在此基础上,考虑坠落角度对结构损伤的影响,确定结构损伤变形模型,并运用塑性力学理论,建立考虑杆件坠落角度影响的结构损伤解析预报方法。[结果]结果显示,小角度坠落场景下的结构损伤变形大,结构吸能高,根据结构响应可将坠落角度分为4个角度区间;解析计算结果与仿真计算得到的吸能曲线在数值以及变化趋势上相近。[结论]在杆状结构以一定角度撞击甲板结构时,甲板产生的塑性变形区域形状会随着撞深而产生变化,针对各阶段甲板变形特点的解析计算对海洋平台甲板板架结构抗撞设计评估具有一定的指导意义。     

中型邮船甲板薄板分段吊装方案

以中型邮船的3种典型甲板薄板分段为例，设计相应吊装方案，探讨起吊设备在整个吊运过程中影响建造效率的因素。采用有限元分析方法，计算3种薄板分段在不同工况条件下的强度和变形，并对发生超大变形的分段提出临时加强方案。结果表明，该吊装方案适用于甲板薄板分段结构强度弱的特点，满足中国船级社（CCS）吊装规范要求，可使中型邮船甲板薄板分段的吊装作业更加便捷和高效。     

具有初始挠度的板架结构承载特性分析

为探讨具有初始挠度的板架结构轴向受压时的承载特性,本文采用MSC.Nastran建立了具有初始挠度的板架结构模型,分析了初始挠度及其大小对结构的影响,根据应力等效原理拟合了挠曲板架结构轴向受压时的相当面积公式。结果表明,随着初始挠度的增加,板架主要变形方式逐渐由压缩转换为弯曲,其承载能力大幅下降;初始挠度越大,板架承载能力越弱;相当面积折减系数随着初始挠度的增加呈现先缓慢减小随后迅速降低最终平减小的变化趋势,结构中横向(垂直于轴向)应力随着初始挠度的增加不断增大。     

横向围壁设置对大跨度双层甲板弯曲特性的影响分析

针对大跨度单层甲板横向弯曲刚度偏弱的特点,探讨在2层大跨度单层甲板之间设置若干横向围壁,使其形成大跨度双层箱型甲板,并采用结构有限元数值分析方法对其进行计算,讨论设置横向围壁对大跨度双层甲板弯曲特性的影响.文中给出横向围壁间距与大跨度双层甲板变形和应力的关系曲线,引入了用于横向围壁结构初步设计的横向围壁载荷与其间距关系的有效承载系数.研究结果表明:设置横向围壁的大跨度双层甲板,可解决大跨度单层甲板横向弯曲刚度偏弱的问题.     

Design method for steel deck plates under quasi-static patch loads with allowable plastic deformations

Plastic deformation of plates in steel deck structures under heavy vehicle or helicopter wheel loads is common in ships and offshore structures, and is therefore of significant interest to designers of ro-ro/cargo ships, helicopter-carrying ships and offshore platforms. To provide insight into the plastic deformation of plates, the nonlinear elasto-plastic response of stiffened steel plates loaded quasi-statically by a central rigid rectangular indenter is investigated both experimentally and numerically. The numerically-determined stiffened plate permanent deflections compare well with those obtained experimentally. The concept of applying the elasto-plastic method to the design of deck plates under wheel patch loads is introduced, and the design principle of wheel patch loaded plating is studied together with the design criteria. A simple design formula to determine plating thickness is proposed based on an acceptable level of permanent set. Ship-mounted helideck plating design cases are given to illustrate the elasto-plastic method, and comparisons are made between the thicknesses derived using the proposed design formula and those found from Lloyd's Register (LR), Bureau Veritas (BV) and DNV-GL rule requirements.     

两种舰船—飞机耦合系统的降阶建模方法

舰船的运动和甲板的变形，对着舰飞机的冲击载荷会产生影响，而该冲击载荷又会直接影响飞行甲板的变形，因此两者的运动是耦合的，需要把它们作为一耦合系统进行分析。本文对该耦合系统提出了两种降阶建模方法。该方法首先对飞行甲板进行动力缩聚，使其只包含在整个降落过程中会与飞机起落架的运动发生耦合的所有自由度，然后把降阶了的模型与飞机一起建工耦合动力学方程。运用该方法建立起来的动力学方程规模将大大减小。通过对某型号飞机及舰船计算表明，本文提出的方法是可行的。