船体结构极限强度模型试验技术研究

船舶结构的极限承载能力是反映船舶结构安全可靠的重要指标,历来受到船舶工程界的广泛关注;而模型试验技术对船体梁极限承载能力研究拥有重要的意义.本文首先对船体极限强度相似模型设计进行研究,提出了稳定性相似模型补偿的设计方法;接着结合多例经典船体梁缩比模型试验与非线性有限元数值仿真计算结果相结合的对船体梁极限承载能力进行预报的案例,分别从相似准则、弯扭组合极限强度、弯剪极限强度等几个不同的侧重点分别对各个案例进行了详细的总结分析;最后列举了本研究组曾开展的其他若干经典极限强度模型试验.为今后船体梁极限承载能力模型试验研究提供了参考.     

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。     

船体薄壁梁剖面特性参数计算方法

讨论船体薄壁梁剖面特性计算的4种主要方式，并以一个“标准”的船体剖面对采用各种计算方式得到的剖面特性参数的结果进行比较和分析，说明在大开口船舶弯扭组合强度计算分析中，采用等效板厚的方式引起的误差不大。     

船体梁结构强度的非线性有限元分析

对于船体梁结构强度研究采用传统方法分析结果精准度较低,为了解决该问题,提出了基于显式的非线性有限元分析。采用模拟箱型梁边界条件作为边界研究基础,根据船体梁结构受到载荷作用材料易变形性质,对不同条件下的结构稳定情况展开分析,获取边界条件是自由支持的特征信息。利用动态分析方法模拟静力加载过程,并使用显式算法进行求解。在时间上显式船体梁结构前推速度和位移,添加100 N集中力作为参考载荷,引入一阶屈曲模态作为初始扰动,进行非线性极限强度分析,由此获取压杆所能承受最大临界值,完成对船体梁结构强度的非线性有限元分析。通过实验对比结果可知,该方法比传统方法分析结果精准度高,为船舶结构设计提供参考。     

南京长江三桥导向船强度分析

由四只甲板驳通过两道纵向联接杆系和四组横向联接杆系所组成的工程船,用于南京长江三桥主桥墩的定位和施工平台.本文在对船舶荷载工况详细分析的基础上,对该船结构件(船体、联结梁)进行了强度分析,提出了合理的建议,以确保南京长江三桥塔基的施工精度及要求.     

船体结构极限强度研究综述

综述船舶极限强度研究现状,包括平板及加筋板及船体梁极限强度的计算分析方法,以及平板和加筋板、船体梁和实船极限强度试验研究。     

基于FBG传感器的船体结构实时监测系统

为实时监测船舶在高速航行时船体结构的状态,评估船体关键部位的强度,提高船舶的安全性.基于FBG传感技术,结合船体结构特征,采用信号处理和强度评估等理论,构建船体结构强度监测体系,以实现船体结构典型位置技术状态监测及预警判断.研究成果可为各种类型船舶的安全健康监测提供一定的借鉴和参考.     

船舶总纵极限强度可靠性分析

船体梁的总纵弯曲失效是船舶最严重的破坏事件.本文引入随机过程理论,确定表征船舶总纵弯曲载荷和强度各随机变量的概率分布及统计特征.针对船体梁总纵弯曲的失效模式,利用JC法、复合形法及MonteCarlo法对船体结构强度进行可靠性分析,并对结果进行对比分析,都较好地满足了精度要求,为船舶总纵强度可靠性分析提供理论依据.     

考虑中性轴偏转的碰撞损伤船体梁剩余极限强度分析

安全性一直是船舶设计建造及运营维护的首要目标。船舶碰撞作为船舶最常见事故之一,会显著削弱船体结构强度,甚至导致结构整体失效。因此,碰撞后的剩余极限强度计算对结构安全性尤为重要。文章基于《散货船和油船共同结构规范》,采用Visual Basic 6.0软件编写计算程序,实现了对极限/剩余承载力的计算,并对加载过程中的中性轴偏移规律作了简要分析。考虑到中性轴在加载过程中的偏转,通过改进计算分析程序,再次计算船体梁的剩余极限强度,并且讨论了中性轴偏转对船体梁剩余极限强度的影响,为船舶设计评估提供参考。     

废船码头拆解工艺初探：兼谈某废船拆解沉船原因

本文应用船体强度的观点，分析了某废船拆解时船体断裂沉船的原因，提出了码头浮拆的工艺原则。     

油船实际装载操作中应校核极限强度

由于船体梁极限强度校核值不需要经船级社认可批准,不必纳入装载手册,仅需在设计阶段进行校核。实际设计工作中设计者会根据各自的需要和经验在结构吃水从出港到到港全程设计不同的中间状态,产生不同的实际操作最大静水弯矩值,供设计阶段校核船体梁极限强度的实际操作最大静水弯矩包络值值不且唯一性。文章以某实船为例进行计算分析,发现中间装载过程对弯矩包络值影响较大,不同的中间过程会产生不同的弯矩包络值,若以其中某组较小包络值作为设计阶段船体梁极限强度校核值,同时在船舶营运实际操作中又不对此船体梁极限强度进行校核,会给实际营运的的船舶带来安全隐患。为防止出现这一问题,建议将船体梁极限强度校核值作为强度衡准放入完工装载手册用以指导船长实际操作,确保所有实际操作状态的弯矩不得超过船体梁极限强度校核值。     

大型船舶上层建筑-主船体剪切耦合方法研究

对于大型客船、豪华邮轮等船舶，上层建筑参与总纵弯曲的程度较大，主船体与上层建筑之间的作用关系非常复杂。探究大型船舶上层建筑-主船体间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有十分重要的意义。本文基于双梁理论和耦合梁理论，重点研究上层建筑-转换层-主船体之间的纵向剪切耦合关系，提出一种适用于带有大型上建船体结构的简化耦合梁方法。通过建立耦合梁结构的控制方程，获得上建与主船体间的弯矩-曲率关系、剪切耦合关系以及耦合刚度-极限剪切位移之间的关系，从而有效表征大型上建与主船体间的相互作用。经实例分析，验证了该耦合梁方法的准确性和有效性，可以为带有大型上层建筑船舶的极限强度研究、设计优化等提供有益参考。     

基于CSR共同规范的船体梁极限强度分析

基于CSR共同规范编制船体梁极限强度的简化逐步破坏法计算程序,以12 000 DWT油船为工程实例,按共同规范的两种方法(简化逐步破坏法、有限元法),分析该船体梁的极限强度。研究表明,该油船极限强度校核应重点关注甲板部分结构;简化逐步破坏法可快速准确地计算船体梁的极限弯矩,相对较成熟;而非线性有限元法方面,共同规范需要在模型化技术方面进一步完善相关细节,就未破损船体梁极限强度计算而言,建议可在模型纵向尺度和横向构件建模方面做适当简化。     

基于集中力的船体强度直接计算加载方案

针对在已知弯矩分布时直接计算船体总纵强度的问题,结合船舶结构力学分析方法,根据已知弯矩分布反算得到作用在船体上的等效外力,利用ANSYS建立变截面空心薄壁梁理论模型,将等效外力以集中力形式加载到模型相应剖面,验证外力计算的有效性,同时利用实船整船有限元模型,选择不同的约束支点以及不同的加载方案,采用集中力加载计算船体总纵强度,提取计算后模型中节点力系构成的剪力和弯矩,与已知剪力、弯矩分布进行对比,结果表明,集中力法可用于船体总纵强度直接计算,且计算结果与已知的剪力、弯矩分布吻合较好。     

船体腐蚀对船舶强度的影响

基于营运船的船体腐蚀状况,运用船体剖面模数概念,分析了船体腐蚀对船舶强度的影响,提出了一些保证船舶强度的措施,为船舶的保养工作提供参考,以减少船舶安全事故的发生.     

基于显式算法的船体梁极限强度非线性有限元分析

通常,在船体梁极限强度非线性有限元分析中一般采用隐式算法,但相比显式算法,其收敛性较差且计算效率不高。为此本文介绍显式算法与隐式算法的区别,并采用2种算法对Nishihara箱型梁的极限强度进行对比计算,两者结果吻合较好。基于显式算法,本文对Dow试验模型的极限强度进行非线性有限元分析,结果表明该算法具有良好的精度,可以用于船体梁极限强度分析,为船舶结构设计提供参考。     

预报搁浅船舶船体强度的一种简化方法（一）

虽然对搁浅事故造成的破坏后果已有所了解，但可被设计者用来来评估船舶发生搁浅时船体强度的工具却非常少。本文提出了一种发生搁浅事故时预报船底强度的简化方法。船体的结构单元在船舶长度方向呈现周期性布置的特征，因此，船舶搁浅过程产生的船体变形阻力在某种程度上也是呈现纵向周期性的特征。对于船底的主结构单元，本文主要考虑以下四种破坏模式：横向结构的拉伸破坏、船底板的凹陷破坏、撕裂破坏以及蛇腹形撕裂破坏。将用于这些特定破坏模式的计算公式组合起来，建立了预报船底强度的简化方法。对照一系列大尺度搁浅试验结果以及某实际发生的搁浅事故对所提出的简化预报方法加以校核，证明所提出的预测方法是正确的。该方法最具吸引力的地方在于万一发生船舶搁浅事故时能采用这种方法通过手工计算来预报船体的强度。     

PCTC典型结构柔性设计与横向强度分析

纯轿车/卡车运输船上层建筑的重量大,重心高,在船舶横摇过程中产生了巨大的横向惯性载荷.从解决结构节点传统刚性设计中产生开裂现象的思路出发,实船采用了柔性设计的理念与方法,通过NDV船级社3Dbeam软件将船体上建强框结构横向强度进行建模计算与分析,结果表明,柔性设计具有一定的弹性变形来缓冲、消耗巨大的惯性载荷作用,实船的横向强度也满足相应船型规范的要求.     

CFRP修复的FPSO点蚀船体梁极限强度分析

采用非线性有限元法对中拱和中垂工况条件下碳纤维增强聚合物(Carbon Fiber Reinforced Polymer, CFRP)修复的浮式生产储卸油装置(Floating Production Storage and Offloading, FPSO)点蚀船体梁极限强度进行仿真分析。对比FPSO的完整船体梁、点蚀船体梁和CFRP修复的点蚀船体梁的中拱极限弯矩和中垂极限弯矩，分析CFRP对FPSO点蚀船体梁的修复效果，并分析胶层失效规律。结果表明，CFRP可为船舶的高效修复提供一种新的方式。     

内河船舶船体梁极限弯曲能力统计特性研究

针对内河船舶船体梁极限弯曲能力的计算与统计特性问题,将影响船体梁极限弯曲能力的主要因素作为随机变量,分别讨论了材料屈服强度与板厚的概率分布参数选取。采用增量迭代方法与改进Rosenblueth方法,计算得到船体梁极限弯曲能力及其分布参数。研究表明,极限弯曲能力计算时可不考虑板厚变异的影响,内河船舶船体梁极限弯曲能力具有统计上的稳定性。