船舶复合材料上层建筑概念设计及力学行为研究

针对船舶轻量化的发展需求,以轻质复合材料夹芯结构为上层建筑的基础板材,以船用复合材料T形连接和Y形连接作为设计节点,将局部设计节点与基础板架有机组合实现集成式船舶复合材料上层建筑的概念设计。分析船舶上层建筑的多种受载形式,研究其在波浪环境中联合载荷作用下的力学行为表征和宏观响应特性,预报复合材料上层建筑与主船体之间的相互作用及其对船舶总纵弯曲的贡献效率,为船舶复合材料上层建筑的优化设计、可靠性和安全性分析提供有益参考。     

船舶轻量化T型连接结构设计及强度试验

文章从船舶轻量化的角度出发,提出了一种由复合材料夹芯板和增强泡沫胶接而成的新型T型连接结构,解决了船舶复合材料上层建筑内部壁板之间的连接问题。基于复合材料结构的设计原理和力学特性,设计了T型连接结构的拉伸试验和压缩试验,研究其在不同载况下的极限承载和损伤模式,证明T型连接损伤模式复杂,抗拉能力弱,尤其面板与腹板连接区的胶层是承载薄弱环节;依据试验结果验证数值计算方法,并规划3条技术路径以研究T型连接的抗拉特性,应用数值方法提取对应技术路径的应力和位移特征量,分析T型连接面板与腹板连接区的胶层几何参数对抗拉强度和重量的响应规律,获得连接区胶层几何夹角的建议取值为45°~60°,为复合材料船舶轻量化胶接结构的优化设计和实际应用提供了有益参考。     

船舶肘板拓扑优化设计北大核心CSCD

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。     

船舶典型节点的形状优化设计

船舶结构容易在连接构件处产生应力集中。采用子模型方法对应力集中区域进行精细化分析,并提出节点连接构件形状优化设计数学模型。基于节点子模型,分别以肘板和垂直桁的形状参数为设计变量,以关注区域结构最大Mises应力极小化为目标函数,采用Optistruct软件进行形状优化设计。计算结果表明,优化方案大幅降低了节点结构的最大Mises应力,同时应力分布更加均匀,为船舶节点结构精细化设计提供了参考。     

上层建筑实现模块化的可行性分析

以模块化的思想分析了船舶上层建筑实施模块化设计和建造的可能性及可行性,并提出了上层建筑模块化的概念、系统思想、分类和组合的方法,最后以一艘７万吨级散货船为例,设计了上层建筑的几个模块,由此证明了上层建筑实施模块化是可行的。     

基于支持向量机的船舶上层建筑纵向振动特性预报

根据支持向量机具有小样本学习、全局寻优和泛化能力强等特点,应用支持向量机对船舶上层建筑整体纵向振动固有频率进行预测。通过对船舶上层建筑整体振动特性的分析,以23条船的船舶主尺度、上层建筑的层数、类型以及上层建筑各层的长度、宽度和高度作为支持向量机的输入数据,上层建筑整体纵向振动固有频率实测值作为支持向量机的输出数据,建立了船舶上层建筑整体纵向振动固有频率的非线性回归模型。应用此模型对5条船的上层建筑整体纵向振动固有频率进行预测,预测值与实测值接近。这证明本文方法是可行的,为船舶上层建筑整体纵向振动固有频率预报提供了一种新思路。     

上层建筑实现模块化的可行性分析

作者根据上层建筑的特点，分析了船舶上层建筑实施模块化设计和建造的可能性和可行性，并提出了在上层建筑模块化设计和制造中，模块化上层建筑设计模制的概念、系统思想、上层建筑模块特征参数、上层建筑模块化的裕度及一般货船的几个模块。最后，作者阐述了上层建筑采用模块化设计具有六个方面的优势，表1，图4。     

维特利接头在船舶管路加工和安装中的应用

作为一种新型的船舶管路连接形式,维特利接头已广泛应用于现代船舶管路的设计中.在此,探讨该接头在船舶管路加工和安装中的应用.首先,以在建的1万TEU集装箱船的淡水冷却系统中维特利接头的应用数据为基础,对该种接头的组成、性能、经济优势和加工要点进行了分析.其次,介绍了维特利接头与传统连接方式的差异,以及在实际应用中的优、缺点.最后,探讨了其在船舶管路系统中应用的可行性.     

一体化复合材料上层建筑结构设计优化

先进复合材料因其具有高的比强度和比刚度而在工程结构中被广泛应用。对于大型船舶的轻型上层建筑结构来说,不仅能降低整船重量还能提高船舶的稳性。论文采用有限元方法,结合参数化建模,用蒙皮厚度、芯材厚度等6个变量作为设计变量开展优化设计,并用一阶方法搜寻最优解。与钢制上层建筑相比,在不考虑连接件的情况下复合材料上层建筑能达到减重30%的目标。用扫描法考察设计变量的变化对结构总体性能的影响,给出各设计变量优化时的优先级,为大尺度复合材料上层建筑初步设计提供参考。     

船舶机舱监测系统设计

为及时掌握船舶动力装置的运行状况,为维修提供决策抗据,设计基于CAN现场总线的船舶机舱监测系统的数据采集节点,介绍监测系统的软、硬件组成和功能,该系统具有通信速率高、可靠性高、连接方便和性价比高的特点,适合船舶机舱监测.     

桥梁上部结构防船撞研究

船舶撞击桥梁上部结构是船撞桥事故模式之一,其撞击特性与撞击桥墩特性相比有所不同。现着重研究了船舶撞击桥梁上部结构的风险分析、撞击力、防撞保护等技术问题,并提出设置警示设施、AIS系统建设、拦截、红外线监测、警戒等防护措施,供通航安全部门参考。     

船舶上层建筑完整性设计建造工艺

基于上层建筑完整性设计建造的成功经验,对船舶上层建筑完整性设计建造工艺进行研究。各船厂可根据自身的硬件条件和设备设施进行上层建筑的策划、设计和建造,并在完整性水平评估基础上进行持续改进,不断提高上层建筑中间产品完整性交付水平,从而提升船舶建造的生产效率。该研究为各船厂进行流程再造、实现上层建筑完整性设计建造提供技术指导。     

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.     

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。     

集装箱船振动及响应分析

介绍了模态频率响应有限元计算方法的基本理论,以多用途集装箱船为目标船,通过建立全船三维有限元模型,用频率响应法得到船体结构的振动响应.文中还讨论了激励与响应关系、水动质量、阻尼、频率响应计算有效频率数选取等问题,以精确预报船体结构振动及响应.本文采用的分析计算方法对目标船结构振动及响应预报值,与实船试验数据具有很好的一致性.     

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。     

内河18米测量(巡检)快艇船型设计

所述设计船是为长江某航运局研究开发的长江II型高速艇,主船体为钢质,上层建筑为铝合金材料,该船从船型选择、船模试验、结构设计及减震降噪等方面详细分析计算,经航行试验及实际营运,该船各项技术指标均达到并超过了设计要求.     

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。     

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。     

船闸施工过程中地质突变的处理方案

针对船闸工程施工过程中遇到地质突变的问题,结合工程实例进行分析和深入研究。对处理机理进行分析,地质突变中地基承载力不足可通过优化上部结构和提高地基承载力两个方面来解决;经多方案比选分析,确定地基浅换填加空箱墙体为推荐方案,并对其荷载及位移等进行计算。结果表明,该方案可通过内部填料调整结构自身重力和重心,以灵活适应较广泛的地基情况。