冰区航行中船体结构冰压力分布特性的离散元分析

冰区船舶表面冰压力分布规律是其结构安全预警和冰载荷监测的重要辅助信息.本文采用基于GPU(Graphics Processing Unit)并行和粘结-破碎模型的离散元方法模拟平整冰在不同冰况条件下的破碎过程,进而获得船体结构表面的冰压力分布和大小.在冰压力的计算中,考虑时间上的累积效应,即累积最大值和累积平均值,从多个角度分析了船体结构表面的冰压力危险区域和冰压力分布特性.通过船体结构直行破冰的离散元模拟,分析了船体结构的总体冰载荷和局部冰压力.为验证本文方法在船体结构冰压力分析中的可靠性,根据冰载荷的IACS规范计算了船体结构与大块浮冰自由碰撞过程,对比分析了碰撞点上的冰压力.计算结果表明,离散元计算结果与规范对比误差保持在6.7％～18.1％之间.本文方法为冰区船舶的设计研发提供了可靠的分析手段,其计算结果可为船体结构的冰区航行安全预警和冰载荷监测提供合理的辅助决策信息.     

砰击载荷作用下船底肋骨等效设计压力的确定

通过一个船体二维分段的自由落体试验,测量模型入水速度、砰击压力和结构响应,获得模型底部板架在砰击载荷作用下的响应特征;对结构模型在均布静压力作用下的应力响应进行有限元分析;比较试验和计算得到的应力响应,获得作用在模型肋骨上的砰击压力的折减系数,从而使该结构在设计时仍可按常规的静力计算方法进行强度校核。该折减系数与船体入水速度成线性关系,在已知船体设计入水速度和试验压力分布时,可以获得船体设计均布静压力。     

双壳型船体结构稳态温度场和温度应力

用简化解析方法和有限元数值方法,分析了双壳型船体货舱区域在运载高温液货时的稳态温度场;根据船体结构的温度分布,用有限元法计算了其温度应力,同时与货物压力、海水静动压力、总纵弯矩等载荷作用下的结构应力做了比较。研究结果表明：在货舱结构温度场分析中用简化分析方法和有限元数值方法所得的计算结果相当一致;高温液货大幅度增加船体结构的纵向应力和横向应力,同时加剧结构不连续处的应力集中;槽型舱壁可以有效地释放     

砰击载荷下三维变形结构动态响应的数值模拟

砰击不仅会造成船体结构局部损坏,严重时还会破坏船体总纵强度,造成人员和财产的损失。基于计算流体力学分析软件STAR-CCM+和有限单元分析软件Abaqus,通过VOF法和FEM法的协同交互耦合,建立考虑结构变形效应的弹性体砰击数值模型,主要研究三维楔形体结构入水砰击时结构动态响应特性及板厚对结构变形效应的影响规律。通过与实验结果对比,验证了数值模拟的有效性。研究得出结构板厚越小,结构弹性效应越强,结构所受压力越小而压力波动越大,同时变形位移越大。     

不同海况下小侧体三体船的艏部结构砰击特性

本文运用CFD软件STAR-CCM+建立三体船在波浪条件下的三维砰击模型,采用重叠网格技术结合船舶六自由度系统模拟船体的砰击运动,对不同波高、波长以及不同航速下的船体砰击进行数值模拟,对比分析各工况下船体结构的运动响应和砰击特征。数值模拟结果表明：航速变化对船体砰击压力有显著影响,而波高和波长的变化对砰击压力影响较小但也不可忽视。     

基于加速性混沌反馈结构船体结构论证系统

现有的船体结构论证系统存在着严重的准确率低下的问题,为此设计基于加速性混沌反馈结构的船体结构论证系统。该系统从硬件和软件2个方面进行具体设计,硬件部分铺设I/O设备、存储器和运算器为软件功能的实现提供支持。而软件设计主要借助混沌反馈结构,将船体结构系统划分成为曲面结构承重能力计算、横纵剖面结构抗压力计算、船体分段结构论证3个部分,分别管理和论证。经过系统测试发现现有的系统误差在–0.12～0.15之间频繁运动,而设计出的论证系统误差可以稳定维持在–0.02～0.10之间,得到的论证结果准确性更高。     

船体结构局部强度设计中的砰击载荷确定方法

在分析船舶砰击载荷力学特性的基础上,首先对各种船体砰击载荷设计方法进行比较和开展了压力不均匀系数的研究。然后从工程实用的角度出发,引入和扩展了砰击压力"折减系数"的概念,将砰击压力转化为与结构应力响应等价的均布静压力,使结构仍可按静力强度计算方法来进行设计和校核。在此基础上,提出了船体结构局部强度设计中确定砰击载荷的思路,给出了在砰击载荷作用下各种局部结构强度计算的方法与步骤。通过实例应用和分析,验证了方法的实用性。该方法可应用于船体局部结构的设计实践。     

110，000吨油船下水结构强度计算

针对船体货舱区，本文主要研究船体静置于船台滑道时以及船台纵向下水船体艉部开始上浮时的结构强度和可能出现的局部结构变形。应用Nastran／Patran进行有限元分析，可根据分析结果，对船体结构局部适当加强，防止船体变形。     

腐蚀、疲劳损伤下船体结构可靠性研究现状与展望

对考虑腐蚀、疲劳损伤影响下船体结构可靠性分析层面的研究现状进行梳理和概述。通过综述发现:近年来,船体结构可靠性分析的对象已由拟建船体向现役船体结构方向扩展,且研究重心开始由腐蚀、疲劳损伤单一影响下的可靠性分析向两者交互作用影响下的可靠性分析方向发展。未来开展腐蚀、疲劳损伤下船体结构可靠性研究工作的重点将主要体现在以下4个方面:1)点蚀损伤船体结构破坏机理及对应的评估方法研究;2)腐蚀、疲劳损伤交互作用下的船体结构破坏机理研究;3)基于有限的实船损伤勘验数据,开展合理、可行的可靠性评估方法研究,进行船体结构全寿命周期内综合损伤下的可靠性分析;4)建立不同服役环境、服役期限的实船腐蚀、疲劳损伤数据库。     

船舶气囊下水安全性实测研究

通过对6艘万吨级以上船舶气囊下水过程中船体钢板的结构应力、气囊动态压力、船舶倾角、下水水位等数据的实际测量和分析,船舶气囊下水由于受船台参数、船舶自重、气囊分布、下水水位等因素的影响,对于2万吨左右及以上船舶采用气囊下水,可能存在由于船体结构应力过大发生钢板变形等影响船舶安全的情形发生,但可通过合理设计下水方案,减小船舶下水过程的艉落角度,选择较高的下水时的水位,适当增加气囊个数,从而减小船体钢板结构应力,减小气囊压力,增加船舶下水过程的安全性。     

超小水线面船主机舱段结构优化设计

采用MSC. Nastran的静态响应有限元分析的优化方法,对某超小水线面船的主机舱段构件进行优化,降低该舱段的结构重量,增大舱内空间,为整船结构模型计算中构件参数的确定提供了依据。     

华东地区某海港码头结构耐久性调查与分析

氯盐侵蚀是码头构件结构破坏的主要原因之一,华东地区某海港服役15 a码头的结构耐久性调查结果显示,虽然该码头构件的力学性能和保护层厚度基本满足设计要求,但桩帽、横梁和纵梁构件已遭受氯盐侵蚀,产生锈涨裂缝,且各构件混凝土抗氯盐侵蚀能力存在一定差别,其中大直径管桩具有较高的耐久性.     

深海载人潜水器载体框架结构设计与强度分析

载体框架是用于安装固定载人舱、蓄电池、可弃压载、可调压载水舱、高压气罐和浮力块等深海载人潜水器设备的空间桁架结构,也是深海载人潜水器布放、回收和甲板系固的主要承力结构。因此,载体框架的设计应便于设备、仪器、浮力块和轻外壳的安装、拆卸与维护;并有足够的强度和刚度,以保证载人潜水器的布放和回收,以及在母船甲板上系固。在上述条件下,还应使其重量尽可能小。总结和介绍了我国正在建造的深海载人潜水器载体框架的材料选择、计算工况及设计载荷与许用应力的确定、结构型式的确定、构件的连接方式、节点的优化处理,以及结构强度的分析方法,给出了载体框架在单点回收和甲板系固两种工况下的强度分析结果,为今后研制同类型产品提供参考。     

Behavior of a double hull in a variety of stranding or collision scenarios

A series of nine tests was conducted to investigate the behavior of a double hull in a variety of stranding or collision scenarios. Cones of five different nose radii were made to model accident scenarios ranging from grounding on a sharp rock to stranding on a relatively flat seabed or shoal, and collision with a sharp bulbous bow of a fast ship to collision with a large bow of a VLCC. Three sub-series were designed in which the cones pressed shell plating, main supporting members and intersections of main supporting members. The test results reveal that the nose radius and the location of penetration have a very strong influence on the behavior of a double hull. Therefore, careful definition of accident scenarios is of crucial importance to assess the strength of ship hulls in accidents, and it is necessary to base the assessment on probability of accidents. Characteristics of the response of structural members were identified and idealized as simple theoretical models. Analytical formulae were derived and discussed. Primary damage mechanisms include membrane stretching of shell panel, onset of rupture, crack propagation, folding of main supporting members, and crushing of intersections of main supporting members. The new plate punching model captures the phenomenon that the load-carrying capacity of a plate depends on the size of the striking object. The plate perforating model predicts the reduced strength of plates with cracks. It reflects the observed test phenomenon that loads do not drop to zero even after rupture occurs in shell plating. A simple analytical method was developed to calculate the global strength of a double hull. The method takes geometrical parameters of seabed rocks or bulbous bows into account, and can be used for a wide range of different accident scenarios. Calculations using this method compared satisfactorily with the test results. This method can be easily incorporated into a probability-based framework to properly assess structural performance for a variety of damage scenarios. Similar to the Wang et al. (J Ship Res 41 (1997) 241) paper on raking damage, which uses only four analytical models, this method also requires only a common calculator to carry out the calculations.     

耐压壳非圆度偏差检测研究

耐压壳是水下航行器的主要构件,其热膨胀系数大,刚度大,厚度大,易造成焊接变形.文章利用工程数学分析推导了耐压壳非圆度偏差计算、换算及简化方法,编制了偏差计算程序.研究结果为降低制造误差提供了依据.     

多种参数影响下的船舶艉轴承润滑性能分析

针对安装误差导致的轴颈倾斜角、主轴转速、艉轴工作环境温度等因素对船舶艉轴承润滑性能影响的问题，以某散货船为研究对象，基于Reynolds边界条件，运用有限差分法对Reynolds方程进行求解，通过数值分析软件MATLAB进行编程，获得不同工况下艉轴承的润滑模型。进而对多种参数影响下的油膜压力和油膜厚度差异进行对比分析。结果表明:考虑轴颈倾斜角的情况下，轴颈倾角逐步增大，油膜压力峰值与轴颈倾角呈现正相关关系，最小油膜厚度减小速度先快后慢；主机在不同工况下，油膜压力峰值与主轴转速呈现负相关关系，最小油膜厚度与主轴转速则呈现出一种近似正比的关系；当艉轴工作环境温度变化时，随着温度的升高，最大油膜压力逐渐增大，最小油膜厚度变化趋势则相反，逐渐向减小的方向发展。     

小型汽轮发电机组停机过程中润滑总管油压突变现象的分析

针对某小型汽轮发电机组在停机过程中出现的润滑总管油压突变现象，通过油管路节流孔板的调节、换向阀的结构改造以及相应的试验验证，研究了停机过程中润滑总管的油压变化情况。研究结果表明：停机过程中润滑总管的油压突变现象主要是由于电动油泵与主油泵在主油泵出口处单向阀以及注油器处换向阀上的相互作用冲突造成，是机组油系统管路的固有特性，对机组不会产生任何损伤．     

船用自吸离心泵的设计计算

叙述了确定自吸离心泵主要性能指标和关键结构尺寸的方法,比较了某型船用自吸离心泵与性能参数相同的非自吸离心泵在主要性能指标和关键结构尺寸方面的差异,提出了某些相关的统计推荐公式。     

不同主压载水舱状态下的双层圆柱壳冲击响应分析

对潜艇结构冲击响应（压力）的分析可以评价结构的抗冲击能力并为提高结构抗冲击性能提供依据。以双层圆柱壳为基础,建立有限元模型。利用仿真算法计算当双层圆柱壳结构在主压载水舱状态改变时,耐压壳与非耐压壳的压力响应,并对压力响应进行了分析。通过数据分析表明：主压载水舱的状态对潜艇主要结构响应有很大影响,尤其是对耐压壳、非耐压壳的压力响应及冲击波过后结构响应的衰减方式、频率都有明显影响。     

如何降低氧化铝卸船机液压系统故障频次

卸船机液压系统,故障频繁,影响生产正常运行,须进行改进。在介绍3种船机液压系统的各种故障现象后,找出故障频次高的主要问题,并对其原因进行分析。最后提出改进的方案及实施的措施。