上层建筑一体化船型的船体梁总纵强度计算方法研究

目前许多船型进行上层建筑一体化结构设计,把上层建筑和主船体连成一体,舷侧线型从主船体一直延伸到上层建筑甲板。在按现有规范进行船体梁总强度校核时,会遇到如何计算包含上层建筑的船体梁剖面模数和总强度应力等问题。文章引入了上层建筑面积折减系数和上层建筑有效度系数,建立了它们之间的数值关系,给出了上层建筑一体化船型的上层建筑船体梁横剖面参数和参与总强度有效度的工程计算方法,可应用于该类船型的设计计算和船体梁总强度校核。     

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。     

膜梁组合模型的船舶总体与上层建筑耦合振动计算方法

本文提出了用膜元与集中质量的组合作为上层建筑物的力学模型,而在考虑上层建筑与船舶总体的耦合振动时主船体仍采用梁模型,从而简化了计算力学模型的形成工作。计算程序采用自动计入附连水质量和模态综合法(动态子结构法)相结合的形成,可以方便地判断上层建筑与船体梁振动之间的耦合关系。本方法可供船厂设计人员在详细设计阶段使用。本文着重论述上层建筑与船体梁耦合振动的计算方法及其在电算程序中的计算步骤。     

使用一维和二维模型进行船舶初步设计

船体上层建筑之间相互影响的计算研究，已经进行了一维、二维和三维有限元分析。该方法在广泛的参数研究基础上，将原始三维模型简化为一维和二维模型，以减少数据准备工作和计算机解算时间。一维和二维模型都是通过船体及上层建筑的三维布置数值与试验研究得出的。一维模型的结果总是比三维情况偏小，但是比三维模型建立及运行的速度要快。二维模型与估计结果一致，并且与实际情况的预报值相当接近。这些模型比一维模型建立的时间长     

基于有限元分析法的船舶上层建筑振动性能研究

上层建筑振动是影响船舶整体稳定性的主要因素,所以对其进行有效分析具有重要的现实意义。本次针对以往基于经验公式建立软件程序来计算上层建筑振动频率,存在精度不足的问题,提出一种有限元分析方法。利用有限元分析法进行船舶上层建筑振动性能研究主要分为两部分:先是选定船舶参数,利用利用Ansys软件进行上层结构有限元建模;后是对该模型进行求解,计算船舶上层建筑振动频率,实现振动性能研究,并与基于经验公式软件程序法进行对比,得出有限元分析法精度更高,结果更接近真实值。     

大型集装箱船上层建筑整体振动的分析方法

大型集装箱船上层建筑尺度向更高更短结构形式发展的同时,其固有振动频率的降低容易与螺旋桨、主机及外界的激振力产生共振,从而对船员的工作、生活环境及船体结构安全造成影响。如何分析该型船舶上层建筑的整体振动已成为船体振动研究的重要内容。以某9200TEU船为例,针对影响上层建筑整体振动的装载工况、结构范围、附连水质量及计算网格进行研讨,建立了若干有限元计算模型,推演多个模型结合设定工况的纵向、横向和扭转振动频率,进行大量的模拟计算,取得了分析上层建筑整体振动的可信依据。分析计算成果可供同类船舶在设计论证中参考。     

膜梁组合模型的船舶总体与上层建筑耦合振动

本文提出了用膜元与集中质量的组合作为上层建筑物的力学模型,而在考虑上层建筑与船体总体的耦合振动时,主船体仍采用梁模型,从而简化了计算力学模型的形成工作。电算程序采用自动计入附连水质量和模态综合法(动态子结构法)相结合的形式,可以方便地判断上层建筑与船体梁振动之间的耦合关系。本方法可供船厂设计人员在详细设计阶段使用。     

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.     

某舰尾部上层建筑副炮加强结构刚度有限元分析

为研究某舰尾部上层建筑副炮加强结构的垂向刚度，在有限元软件ANSYS中分别建立副炮基座附近的上层建筑模型、上层建筑带部分主船体舱段模型以及全舱段模型并进行了刚度计算分析。在计算过程中，通过多种结构设计方案的对比计算，分析出了对结构整体刚度影响较大的船体构件和部位，为最终的结构加强提供了依据。着重讨论了模型范围大小、不同边界条件、加载方式以及刚度计算方法对船体结构最终垂向刚度计算结果的影响。     

复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析北大核心CSCD

[目的]针对复合材料上层建筑总纵强度问题,采用有限元分析法开展复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析。[方法]首先,分析不同长度、不同上层建筑材料等效弹性模量下简化船体模型纵向应变沿高度方向的分布规律,并利用二次函数对纵向应变分布进行非线性拟合;然后,基于拟合的结果提出复合材料上层建筑设计要求,并在结构形式与材料属性两方面对设计要求进行阐述;最后,根据弯矩有效度概念,在国军标的基础上提出不同长度、不同材料下上层建筑完全参与总纵弯曲的判定方法。[结果]分析结果表明,常见的树脂基纤维增强复合材料能够满足上层建筑结构的总纵强度要求;超过0.3倍船长的复合材料上层建筑结构应当计入剖面强度和刚度校核。[结论]所做研究可为未来我国复合材料上层建筑结构的水面舰船设计提供一定的参考价值。     

膜梁组合模型的船舶总体与上层建筑耦合振动

本文提出了用膜元与集中质量的组合形式作为上层建筑的力学模型。同时,为了考虑上层建筑与船体总体的耦合振动,总振动的力学模型仍采用梁模型,从而简化了上层建筑的力学模型的形成工作。电算程序采用自动计入附连水质量与模态综合法(动态子结构法)相结合的形式,十分方便地判断了上层建筑与船体梁振动之间的耦合关系。本方法可作为船厂设计人员在详细设计阶段时使用。     

舰船上层建筑结构动力响应的数学模型研究

传统的舰船上层建筑结构动力响应数学模型存在响应性能低的缺点,为此提出舰船上层建筑结构动力响应的数学模型研究。对舰船上层建筑结构的刚度、质量分布与阻尼进行计算,为动力响应数学模型的构建做准备,以上述准备条件为基础对舰船上层建筑结构动力放大系数进行求解,以得到的动力放大系数为依据采用数学公式对舰船上层建筑结构动力响应值进行计算,并对动力响应进行分析,实现了舰船上层建筑结构动力响应数学模型的构建。通过实验得到,构建的舰船上层建筑结构动力响应数学模型响应时间比传统模型快了271 ms,动力放大系数比传统模型增加了0.41,充分说明构建的舰船上层建筑结构动力响应数学模型具备更好的响应性能。     

29000t散货船上层建筑振动特性预报

近年来，种类货船机舱布置在尾部，高耸而单薄的上层建筑就在机舱之上，螺旋桨脉动压力，主机干扰力激起的上层建筑剧烈振动的事故时有发生。为了在设计阶段对上层建筑振动特性进控制，本文应用上层建筑加船体梁的简化模型分析了２９０００ｔ散装货船上层建筑的振动，在设计阶段预报了该船上层建筑的振动特性，为改进设计提供了依据。计算结果得到ＤＮＶ的认可。与整船体离散模型（节点１００００以上，单元４００００之多）相比，该     

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。     

船体振动响应预报

利用有限元技术对船体总振动、上层建筑整体和各层甲板局部自由振动频率及上层建筑振动响应进行了预报。介绍了用于振动计算的单层甲板模型、尾部上层建筑模型、全船模型和简化全船模型及应用实例。研究了上层建筑和船体之间的耦合影响，并根据具体算例对各种模型化方法的效果进行了评价。     

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。     

46车/999客位客滚船总纵强度分析

46车/999客位客滚船型宽与型深之比大于2.5,舷侧外板上有较大的开口,且拥有超长型的上层建筑.基于上述原因,该船的总纵强度计算与常规的计算相比有一定区别.对46车/999客位客滚船进行总纵强度分析,通过直接计算得出其波浪弯矩及波浪剪力值,并建立该船全船结构有限元模型,对其进行有限元计算和分析,评估舷侧外板大开口对相关剖面总纵强度的影响和上层建筑参与总纵强度的有效性,为船体总纵强度分析提供数据参考和指导.     

大型豪华邮船上层建筑舷侧门窗结构强度

以大型豪华邮船整船结构强度分析结果为基础，选取典型的上层建筑舷侧门窗类型进行细化模型强度分析。以粗网格结果为基础，针对舷侧门窗结构进行细化模型计算，获取开口结构的详细应力分布规律，在应力值超规范的位置采取增设插入板的方式进行加强。在结构优化后，相应区域均满足强度要求。研究结果可为大型豪华邮船上层建筑舷侧门窗设计提供参考。     

集装箱船上层建筑结构优化研究

针对船舶上层建筑结构抗压性低的问题,提出集装箱船上层建筑结构优化研究。利用结构有限元理论,对船舶上层建筑的结构参数进行提取并优化,结合BP神经网络计算上层建筑的结构优化特征,在参数优化和结构特征计算的基础上,对上层建筑结构的尺寸、形状和拓扑进行优化,实现船舶上层建筑的结构优化过程。仿真实验结果表明,上层建筑结构优化方法能够提高集装箱船上层建筑的抗压性,具备有效性。     

2400TEU集装箱船上建整段吊装有限元强度分析与验证

以出口德国的2400TEU集装箱船上层建筑整段起吊时出现的裂纹和变形为研究对象,利用MSC.Patran软件分析了其在自重作用下的结构响应,通过与现场图片对照和分析,验证了理论计算与实际吊装中结构响应的一致性,并成功地实施上层建筑整段吊装。通过有限元分析结论,指导船舶大型上层建筑吊装方案的设计与优化,对结构不对称上层建筑,考虑其局部强度并进行合理有效加强必要性,同时也验证有限元方法在大型上层建筑吊装中计算结构响应的可靠性。