长上层建筑计入船体梁总纵强度研究

目前许多船型设计长上层建筑,主船体舷侧一直延伸到上层建筑甲板。规范进行船体梁总纵强度评估时,会涉及船体横剖面剖面模数和船体梁弯曲正应力的计算方法。综合考虑上层建筑有效度和剖面折减系数,研究了长上层建筑参与总纵弯曲的船体梁理论,应用了长上层建筑和主船体弯曲正应力的计算方法,验证了该方法对具有多层长上层建筑甲板船型的适用性,可应用于对具有长上层建筑的船舶初步设计校核。     

用整船有限元模型分析方法计算舰船的总纵强度

当舰船设有长度较长但开口较多的上层建筑时,其船体结构的复杂性使船体总强度很难用常规的梁理论方法确定.本文采用整船三维有限元分析方法,通过整船加载和惯性平衡处理,计算出设计目标船的总纵弯曲变形和应力分布,以及上层建筑参与船体总纵强度的有效度,为船体总强度校核提供依据.     

开孔群式上层建筑一体化船型多重突变结构计算分析

从开孔群式上层建筑一体化船型存在的阶梯型断层式上层建筑、密集大开孔群和左右舷外板不对称等多重突变结构出发，借助三维有限元分析技术，以船体梁横剖面惯性矩和船底外板剖面模数等船体梁剖面固有特性参数为设计切入点，探讨多重突变结构对船体梁总纵强度设计的影响和各甲板层构件对船体梁剖面惯性矩的贡献。此类船型大多负有在高航速、高海况条件下开展临危作业的使命，因此从工程实际的角度实现总体装载与船体结构设计的互动反哺式设计是首要任务。基于船体梁剖面惯性矩贡献的船舶设计方法可为此类船型的工程设计提供参考。     

邮轮船体的总纵弯曲强度分析

基于中国船级社(China Classification Society, CCS)《邮轮规范》,在实船验证的基础上,重点研究邮轮船体总纵应力分布、上层建筑有效度和总纵强度评估方法,并指导规范使用。分析邮轮船体结构的特点,明确邮轮的船体结构与其他船型的关键区别,指明邮轮船体总纵强度分析的重点。基于《邮轮规范》中的整船直接计算方法,分析总纵弯曲应力和剪应力的分布规律,指出在设计初期的关注点,归纳上层建筑有效度的变化特性。基于船体梁理论,考虑上层建筑有效度,提出评估总纵强度的有效方法。     

基于TRIBON平台及数据库技术的船体总纵强度计算

提高船舶总纵强度校核计算效率，对缩短船舶设计周期和提高船舶设计质量具有重要意义。本文利用TRIBON船舶生产设计软件平台、ACCESS数据库技术、VBA技术完成TRIBON电子船型结构数据提取、船体结构数据库化处理、编制程序进行主船体总纵强度校核计算。     

水下爆炸气泡作用下船体总纵强度估算方法

水下爆炸中的气泡脉动载荷会造成舰船的鞭状运动,对其总纵强度产生很大威胁,是战争中造成船体总体毁伤与丧失生命力的主要原因之一。基于势流理论,推导并建立船体梁气泡弯矩的理论与计算方法,同时综合考虑气泡弯矩、船体静水弯矩、波浪弯矩及砰击弯矩等其他影响因素,建立一套完整的气泡作用下船体梁总纵强度估算方法。通过算例,校核典型工况下多种弯矩同时作用时船体梁的总纵强度。计算结果表明,气泡脉动载荷产生的总纵弯矩具有周期性鞭振特性,且数值大于其他弯矩。在评估舰船总纵强度与生命力时,应充分考虑气泡脉动载荷的影响。     

基于船体极限强度和碰撞剩余强度的HCSR对比分析

2013版HCSR对极限强度和船体梁载荷计算的诸多安全系数和公式做出了新的修正。第五章船体梁强度新增加针对船体梁剩余强度的计算和校核。本文基于Smith法,根据2013版HCSR中船体梁载荷计算公式和极限强度计算流程的规定,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用Fortran程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76 000 t散货船为例,对完整船体的极限强度进行计算,对碰撞状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过对比ABS和DNV规范中的碰撞模型,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的校核公式更严格。     

大型舰船总振动固有频率近似计算研究

基于我国舰船的设计规律,提出了一种精确计算大型舰船总振动固有频率所需初始数据的虚拟设计方法。以某舰船为原型,设计出177～200 m船长范围内系列虚拟船型主尺度及船体等值梁数据。计算出系列舰船虚拟船型船体的总振动固有频率值,扩展了船体总振动固有频率近似公式中统计系数的统计样本范围,利用扩展的统计样本数据提出了适合估算大型舰船船体总振动固有频率的经验公式。     

大型舰船总振动固有频率近似计算研究

基于我国舰船的设计规律,提出了一种精确计算大型舰船总振动固有频率所需初始数据的虚拟设计方法。以某舰船为原型,设计出177~200 m船长范围内系列虚拟船型主尺度及船体等值梁数据。计算出系列舰船虚拟船型船体的总振动固有频率值,扩展了船体总振动固有频率近似公式中统计系数的统计样本范围,利用扩展的统计样本数据提出了适合估算大型舰船船体总振动固有频率的经验公式。     

深海采矿船总纵强度设计分析

基于国内对于深海采矿船这一特殊船型还未形成设计规范的现状，为了研究该船型总纵强度问题，首先从结构形式入手，接着分别对校核剖面和计算工况选取进行了研究论述，针对航行工况和在位工况下具有不同的服役功能，采用了规范计算和水动力分析相结合的方法对波浪载荷进行了计算；最后采用三维直接分析技术对全船总纵强度进行了评估，明确了结构设计应重点关注的区域；通过月池区船体梁理论值与实际值的对比，总结出了适用于深海采矿船总纵强度的评估方法，为该船型强度分析和结构设计提供参考。     

船舶上层建筑振动的最优控制分析

本文讨论了最优控制理论在船舶上层建筑振动控制中的应用。文中将船体和上层建筑简化为相应的船体梁和上层建筑梁模型，并将上层建筑梁的振动响应处理为支承激励下的响应。用模态分析法得到船体梁和上层建筑梁的动力特性（固有频率和固有振型），再用模态（振型）叠加法得到受控前上层建筑顶端的稳态动力响应，接着根据最优控制理论，设定目标函数，求解Riccati方程，得到主动控制力，将其作用在上层建筑梁的顶部，用模态（振型）叠加法得到受控后上层建筑梁顶部的稳态动力响应。以一条50000吨的油船为算例进行数值仿真，受控后上层建筑顶部的稳态振动位移减小了30％，可见最优控制在船舶上层建筑的振动控制中是可行的和有效的。     

40000dwt散货船设计阶段船体振动分析控制

在40 000 dwt灵便型散货船设计建造过程中,为了控制船体出现的有害振动,对船体总体振动、上层建筑总体振动及船体艉部局部结构进行了振动预报分析.对船体总体振动和上层建筑总体振动进行分析,避免与主机和螺旋桨激励发生共振;对于船舶艉部结构,重点关注上层建筑各层甲板工作和生活等重要区域的振动情况,采用结构有限元法分析各层甲板的振动特性,设计时通过调整局部结构刚度并保证一定频率储备来避免共振,为船体结构减振设计提供依据.本文给出了设计阶段船舶总体、上层建筑总体及局部结构振动计算分析方法和过程,可对船舶设计者提供有益的参考.     

强力上层建筑的有效度及其设计

给出了两种上层建筑有效度的定义与关系；导出了模数与面积改变量的关系函数fw/α和维持等强度时减少与增加的面积比函数γ-α／α＋；利用上述两个函数对上层建筑等强度设计中的每个环节进行了分析，并讨论了有效度与中和轴的变化对强度的影响；最终给出了可供设计者参考的剖面等强度设计的一般指导性原则及整个上层建筑范围内的结构设计原则。     

上层建筑有效度分析

对于船舶结构设计中经常碰到的上层建筑参与船体总纵弯曲程度这个问题,即上层建筑有效度问题进行研究。有效度的正确计算判断不仅有助于上层建筑结构的合理布局,而且能避免各种裂纹的出现,提高船舶的使用寿命。现代工程设计常采用不同的近似计算方法来评估有效度,而这些近似计算方法的精确度及适用范围则需要通过试验来加以验证,以便给工程设计提供一定的指导。     

船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报方法研究

文章推导了船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报公式,将上层建筑整体纵向振动固有频率视为由上层建筑根部刚性固定在主船体上的剪弯振动固有频率和上层建筑根部弹性固定在主船体上的刚体回转振动固有频率两部分串联合成,重点研究了上层建筑刚体回转振动固有频率计算公式中等效刚性系数的取法,并对剪切振动固有频率计算公式进行了修正,给出了考虑弯曲振动影响的修正系数计算公式。采用三维有限元模型计算了6600TEU集装箱船、112000t油轮、35000t散货船、PANAMAX型油船、31000t散货船和12000t货船六条船的上层建筑整体纵向振动固有频率以及剪弯振动固有频率和刚体回转振动固有频率,并且得到了各条船的等效刚性系数,绘制了等效刚性系数曲线。以52000t大舱口货船为例,采用本文方法计算其上层建筑整体纵向振动固有频率,与实测值较为接近,证明文中提出的方法是可行的。     

Influence of initial distortion of 3 mm thin superstructure decks on hull girder response for fatigue assessment

This paper investigates the influence of initial distortion of 3 mm thin superstructure decks on hull girder response and fatigue assessment. Part of the traditional superstructure of a prismatic passenger ship is replaced by thin decks with initial distortion amplitude of 0, 1 and 2 times the IACS limit value for thicker plates, i.e. 0, 6 and 12 mm. Both geometrically linear and nonlinear finite element (FE) analysis is used. For reference also traditional superstructure with 5 mm plate thickness is analyzed. Thin straight superstructure decks give 43% of weight reduction and carry approximately 30% less load than corresponding thick straight decks in traditional model. The load that is not carried by thin decks is divided between other traditional decks. The redistribution of forces also happens at the deck level between plates, stiffeners, girders and longitudinal bulkheads. The presence of initial distortion with the shape of one half wave between web frames and stiffeners causes an additional few percent-decrease in forces carried. The results and conclusions are similar for hogging and sagging loading conditions and differences between geometrically linear and nonlinear FE analysis are very small. This means time saving since the panel loading for fatigue assessment can be defined from geometrically linear hull girder response analysis without considering the initial distortions.     

A theory of coupled beams for strength assessment of passenger ships

This paper describes a coupled beam method, which estimates elastic response in the longitudinal bending of a passenger ship with a large multi-deck superstructure. The method can be applied during an early project stage, when detailed three-dimensional finite element modelling is not yet possible. The theory is based on the assumption that each deck in the superstructure and also the main hull can be considered as a thin-walled beam. These beams are coupled to adjacent beams with springs modelling vertical and shear stiffness. The shear effect in the side and deck structures is included with options for large openings. As a result, the method allows for the calculation of the normal stresses and vertical deflections in the arbitrary location of the hull girder. Average longitudinal displacements of deck structures and shear stresses in the side structures can be estimated as well. Simplified structures were analysed in order to validate the coupled beam method against the three-dimensional finite element method.     

Hull girder strength

Hull girder strength is the most fundamental strength of a ship structure. To assess the hull girder strength, estimations of both extreme load which may act on the hull girder and the capacity of the hull girder are necessary, and many research works have been performed from this aspect. In the present review article, attention is focussed on the capacity of a ship hull girder. At the beginning, a short historical review is given in relation to the research works on hull girder strength, and some consideration is introduced on the ultimate hull girder strength from the design aspect. Then, state of the art and the future direction of the research works on hull girder strength are described.     

水下爆炸气泡载荷作用下船体梁的动态水弹性响应

文章基于势流理论,针对水下爆炸气泡脉动载荷作用下船体梁的动态水弹性鞭状响应及其共振效应进行了研究。阐述了水下爆炸气泡与船体梁之间的流固耦合理论分析,并分别建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和一个船体梁的弹性响应的计算模型。文中以两条实船作为算例,研究了刚体运动对船体梁弹性振动响应的影响,分析了船体梁在气泡脉动载荷作用下产生的共振破坏的机理。     

船体梁弯曲极限强度分析

针对船体梁极限强度计算问题,研究基于弯曲承载力的极限状态分析技术。分析总结船体梁极限强度分析方法及研究现状,阐述简化逐步破坏法(Smith逐步破坏法)的技术流程,探讨基于非线性有限元极限强度分析技术中各参数设置对计算结果的影响。在简化逐步破坏法计算结果的基础上,利用非线性有限元法评估基于单跨模型和舱段模型的船体梁极限强度,并探究上层建筑对极限承载力的影响。