三体高速客货运输船设计方案概要

多体船与同吨位单体船相比,前者可获得单位面积排水量时更大的甲板面积、良好的横稳性、优良的抗沉性和适航性。高速水运相对于其他运输方式而言,具有装载量大、营运成本低、初始投资少等显著优势。文中以某型具有特定滚装功能(可携带冷藏集装箱、汽车等)的三体客货运输船为例,详细介绍其主要技术参数、设计方案、材料和动力装置的选取情况,总结了三体船的受力特点,对同类型船设计中危险工况确定的强度分析和结构优化具有一定的指导意义。     

甲板舷侧大开口结构应力集中分析及钢模试验

在粗网格有限元模型计算结果的基础上,建立了某船甲板舷侧大开口高应力区局部细化的舱段有限元模型,并利用有限元软件MSC.Nastran对其应力集中现象进行了分析。基于材料分段线弹性假设,对该船甲板舷侧大开口结构有屈服点出现后,角隅区域的应力分布和塑性区扩展规律进行弹塑性有限元计算,并开展了甲板舷侧大开口钢质模型试验,试验结果验证了弹塑性有限元计算结果的准确性。本文的研究成果对于大型船舶甲板舷侧大开口这类特殊结构的强度衡准制定以及局部结构优化设计具有重大的参考价值。     

FPSO改造项目的轻型化直升机甲板设计

以30万t深水浮式生产储油船(FPSO)的改造为依托项目,对FPSO生活模块系统的直升机甲板轻型化设计。文章根据FPSO改造需求,采用铝质材料代替传统的钢制材料,以S-76A++型号的直升机为例,按规范设计了铝制轻型化直升机甲板,并建立有限元模型,对不同着落位置、梁格跨度和螺栓布置进行强度分析,在满足单次起飞要求及甲板轻型化要求情况下,确定最终甲板结构形式。     

8万总吨邮轮顶甲板结构设计

以8万吨邮轮顶甲板为研究对象,基于规范对结构布置和强度计算等描述性要求,从骨架型式、纵骨间距、强横梁设置,以及普通碳素钢、高强度钢、铝合金材料适用性等方面,开展目标邮轮顶甲板结构设计。考虑到建造施工便利性、减少构件焊接量、易于控制甲板结构变形等因素,确定采用合金带筋板结构轻量化设计方案。研究成果可为邮轮上层建筑结构轻量化设计提供参考和借鉴。     

多用途船二甲板舱口盖固定销受力分析

本文针对多用途船二甲板舱盖侧部固定销结构形式、使用工况及其受力特点分别进行了探讨。结合某二甲板舱盖设计实例,并通过相关规范要求进行强度计算及分析。本文对二甲板舱盖固定销设计具有一定的参考价值。     

复合材料游艇艇体真空导入成型工艺浇注系统优化研究

真空导入成型工艺(VIMP)广泛应用于复合材料游艇艇体制造,然而其浇注系统在工程上仍然主要根据经验或多次试验来设置。论文基于数值模拟技术,对游艇艇体VIMP工艺浇注系统的优化方法进行了研究。通过对充模过程和流道布置方式的分析,提出了流道布置方案评价方法;通过对四种不同流道布置方式的树脂充模过程进行仿真,确定了最佳的流道布置方式。研究了游艇艇体VIMP工艺浇口位置优化方法,确定了优化目标和优化参数,建立了优化浇口位置的数学模型;并通过一系列的树脂充模过程模拟,仿真拟合出浇口位置优化目标函数的具体形式,进而获得浇口位置的最优值。数值分析结果同时表明:仅采用增加浇口数量的方法,达不到既能降低充模时间同时又能避免充模缺陷的目的。     

单轴压缩下多开口甲板板架稳定性试验及数值仿真

为了揭示多开口设置对结构轴向受压稳定性的影响规律,文章设计并制作了甲板与舷侧同时布置开口的双层板架结构模型,并开展轴向受压极限承载能力试验。借助非线性有限元软件Abaqus对该模型的失稳破坏过程进行数值仿真计算,通过对比分析试验数据和数值计算结果,确定导致整个板架结构屈曲失效的主要原因,为相同类型甲板结构的稳定性设计提供了一定参考。     

直升机甲板结构优化设计

结构优化设计是控制生活模块总体重量、降低建造成本、缩短建造周期的有效途径。在对海洋平台直升机甲板的结构特点和受力特点进行分析的基础上,改变原来导管架平台直升机甲板H型钢桁架结构形式,把生活模块直升机甲板设计为板架式T型结构,并基于BV规范,使用MSC.Patran/Nastran软件进行有限元校核。结果表明:在满足同样载荷强度要求的情况下,采用板架式T型结构可降低直升机甲板结构重量,减少焊接建造工作量,节省建造成本,缩短建造周期。     

不同扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验

为了研究矩形扶强材和削斜扶强材结构形式的某铝合金船体纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能，对此进行了试验研究。首先建立舱段结构的有限元模型（该目标船纵骨采用6082铝合金，其他部分采用5083铝合金材料），确定载荷工况并计算分析两种扶强材结构在相应载荷水平下的应力分布状态。在此基础上，设计并开展了实际板厚四点弯曲疲劳模型试验，获得了试验模型在不同载荷水平下的疲劳失效循环次数，并且根据试验测得数据得到了两种扶强结构形式的S-N曲线。试验结果表明矩形扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能优于削斜扶强材形式，该结论可为舰船上纵骨贯穿舱壁结构处节点形式的设计以及5083与6082铝合金焊接结构形式（T型焊接和趾端焊接）的疲劳强度评估提供依据。     

不同扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳试验

采用试验形式研究矩形扶强材和削斜扶强材结构形式的某铝合金船体纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能。首先建立舱段结构的有限元模型(目标船纵骨采用6082铝合金,其他部分采用5083铝合金材料),确定载荷工况并计算分析2种扶强材结构在相应载荷水平下的应力分布状态。在此基础上,设计并开展实际板厚4点弯曲疲劳模型试验,获得试验模型在不同载荷水平下的疲劳失效循环次数,根据试验测得数据得到2种扶强结构形式的S-N曲线。试验结果表明,矩形扶强材形式的纵骨贯穿舱壁结构疲劳性能优于削斜扶强材形式,该结论可为舰船上纵骨贯穿舱壁结构处节点形式的设计以及5083、6082铝合金焊接结构形式(T型焊接和趾端焊接)的疲劳强度评估提供依据。     

110m趸船结构强度分析及加强方案的模糊综合评判

利用MSC.Nastran软件对110m趸船在三种不同工况下进行有限元强度评估.在甲板结构不满足强度要求的情况下,对甲板结构提出三种加强方案,基于模糊综合评判理论,将船体强度、工艺性和经济性等因素作为评判参数,按成对比较法确定各参数的权重系数,构建满意度函数,对110m趸船甲板结构的三种加强方案进行模糊综合评判,确定出最优方案.     

A theoretical calculation method of irregular bridge span pontoon connected by elastic hinges

In this paper, a theoretical calculation method that can be generally applied to responses analysis of irregular bridge span pontoon connected by elastic hinges was proposed based on the elastic foundation beam theory. This method can solve the displacements, rotation angles, bending moments and shear forces of pontoon bridge under vertical static loads. By comparing with the experimental and numerical results in other researches, the correctness and universality of theoretical method are verified. The main response characteristics of the pontoon bridge under vertical static loads are further investigated based on a detailed case study, which contrasts the results of three methods including the theoretical method in this paper, AQWA software and FEM. The results reveal that the rotation stiffness of elastic hinges has a great influence on the responses of the pontoon bridge. The elastic deformation of the pontoon units can be ignored when the rotation stiffness of hinges is small, while it needs to be considered seriously when the rotation stiffness of hinges reaches a certain value. Besides, the flexural rigidity of pontoon bridge also has a sensitive influence on the numerical results. The theoretical method can provide for the optimal design of the pontoon bridge and has significant engineering application prospects.     

190 m以下箱形驳总纵强度规范研究

针对目前超尺度箱形驳需要通过直接计算进行总强度校核的要求,采用有限元方法,基于船体梁理论,通过研究不同舱壁设置时,甲板和船底参与总纵强度的有效性,提出了保证超尺度箱形驳按规范进行设计的总强度附加要求,即对不同尺度比的箱形驳设置最低数量的水密舱壁来保证超尺度箱形驳的总强度,从而避免进行复杂的全船直接计算.     

趸船自动平衡系统

在水位落差大的区域,浮码头活动钢引桥会在趸船上长距离移动而引起趸船不同程度横倾。针对这一问题,对趸船平衡进行了研究。采用力学基本原理,介绍一种全新的趸船自动平衡系统,分析了3种不同工况条件下趸船平衡的基本受力原理、趸船自动平衡系统的设计方法以及配重的计算选取原则,并结合工程实例介绍了该系统自动平衡支座及其轨道的设计方法、位置布置原则等若干实际应用中应当注意的问题。     

超大型集装箱船绑扎桥强度校核与结构优化

随着超大型集装箱船的发展,绑扎桥的结构设计越来越复杂。文章在21000TEU超大型集装箱船典型绑扎桥设计的基础上,利用ANSYS软件计算了绑扎桥结构的强度和刚度。通过研究不同浮态,装箱条件以及最大设计载荷条件下结构的总体应力和变形情况,分析了关键位置的应力集中现象。并用这些分析结果指导结构优化,为绑扎桥结构的分析及结构设计提供具指导意见。     

Structural behaviour of a high tensile steel deck using trapezoidal stiffeners and dynamics of vehicle–deck interactions

As an early part of a large design and fabrication-oriented project FasdHTS funded by the GROWTH programme of the European Commission, an exotic concept ship was designed in very high tensile steel (EHS690) with the purpose of finding out consequences for design and production. The project has already produced a considerable bank of knowledge for design and shipyard production in this material.This paper presents analysis and discussions on static and dynamic behaviour of a high tensile steel deck designed with trapezoidal stiffeners. First, a finite element model of the deck structure is created. The influence of support condition for the longitudinal girders, and the contact area between the vehicle tyre and panel were analysed. The results from modal analysis of the structure under different load conditions are presented. The different load conditions comprise the unloaded and loaded deck, and the load type, i.e. cargo loads or vehicle loads (car loads or truck loads). From the frequency response analysis under harmonic excitation, it shows how the locations and numbers of cars parked on the deck influence the dynamic response of the structure. Furthermore, by studying the car–deck interaction, it is found that the effects of normal cargo loads are quite different from the vehicle loads due to the spring/damping effects of the vehicles. It is suggested that the carloads have a similar mechanism to that of tuned mass dampers. Finally, two transient analyses of the structure due to excitations transferred from deck supports and lorry braking-induced loading are performed. It is suggested that the deck structure and vehicle design could have more interactions with each other.     

舰船结构气幕减振的模型试验研究

本文介绍和讨论了舰船结构气幕减振的模型试验研究。试验模型为铝质，平底，尖首，方尾、开口薄壁型船模，试验在循环水槽中进行，通过2种吃水，2种喷气孔径，6种喷气流量，2种水流速度的选择组合，研究气幕对船模自由振动，强迫振动和振动阻尼的影响，通过对试验结果的分析整理，得到了一些重要的结论，试验表明，气幕对舰船结构的强迫振动响应有较大的抑制作用，有明显的降噪效果；气幕减振有重要的应用前景。     

夏热冬冷地区重交通钢桥面铺装技术应用

夏热冬冷地区重交通钢桥面铺装对钢板防护、混合料高温稳定性和低温抗裂性要求较高,同时需兼顾沥青混合料的耐久性和施工和易性。通过对全国典型钢桥面铺装的调研和分析,判断沙尔沁互通立交钢桥面浇注式沥青混凝土铺装设计的合理性,通过关键施工控制措施,使该种铺装结构在沙尔沁互通立交顺利实施。     

大跨度无支撑甲板纵向稳定性分析和优化设计

讨论了作为强力甲板的大跨度甲板板架的纵向受压稳定性计算方法,指出传统的线性计算方法偏于保守。提出了大跨度甲板板架的稳定性分析和优化设计思路,并以某大跨度简单板架为例采用非线性方法进行了纵骨与强横梁的组合优化分析。实例证明了在保证甲板稳定性的前提下,适当提高纵骨刚度可以较大程度的降低横梁必要刚度,从而减轻结构重量,提高材料利用率。