舰船加筋板局部强度评估中的总纵应力折减系数研究

舰船加强筋尺寸的合理确定一直是结构设计中的热点问题。本文综合考虑总纵弯曲应力和局部载荷的相互作用,研究加强筋的许用应力折减系数(C_s)的影响因素与合理取值方法。通过分析加强筋的力学模型、对比不同规范中的C_s取值,以及用非线性有限元软件Abaqus计算一系列加筋板模型,拟合C_s曲线并与规范对比,并验证剖面对称性和局部载荷作用方向对C_s取值的影响方式,丰富了舰船局部强度校核方法的技术背景,为板架设计、舰船三维局部校核程序开发提供借鉴。     

水面舰船甲板局部静强度测试软件

在总纵强度虚拟测试系统的基础上,设计舰船甲板及平台局部结构静强度测试软件。利用XML文档与测试软件的数据库接口,将舰船测试模型数据准确导入系统,通过"载荷计算"、"甲板板强度计算"和"骨材强度计算"等流程实现基于国家军用标准的甲板局部静强度测试与验证。软件测试结果与人工校核的实船计算结果对比一致,达到了人机交互的数字化测试效果,与人工校核相比大大缩短了计算时间。     

ASME锅炉及压力容器规范在潜艇结构中的适用性分析

潜艇校核常用的是舰船通用规范,但考虑到潜艇某些结构主要承受压力载荷,可采用锅炉及压力容器规范,简称ASME规范,对潜艇的平面舱壁结构进行静强度校核。压力容器规范校核引入分析设计方法,将应力进行分类,对结构不同部位采用不同校核标准,较舰船通用规范能够更充分利用结构。压力容器规范主要适用于板壳结构,而舱壁主要为加筋板结构,所以舱壁校核使用ASME规范时还需要进行一些补充,从两类规范校核结果可以看出,补充后的ASME规范适用于潜艇舱壁结构。     

大型舰船坐坞强度衡准与计算方法

墩木的合理布置对保证大型水面舰船在船坞建造和进出坞过程中的安全至关重要,而国内现有舰船规范不适用于船长大于160m的舰船的坐坞强度校核。为此首先分析了现有的坐坞强度计算规范和校核衡准,然后提出了新的适用于大型水面舰船的坐坞强度衡准与基于船体梁有限元模型的计算方法,最后对一船长接近200m的舰船在坐坞状态下的船体结构强度与墩木强度进行了分析,结果表明提出的强度衡准与计算方法是合理的。     

水下接触爆炸作用下的船体板架结构毁伤研究

船体板架是舰船中最主要的结构形式,研究在水下接触爆炸作用下的船体板架毁伤过程对于舰船的抗爆抗冲击设计具有重要意义。借助AUTODYN通用软件,建立船体板架水下接触爆炸数值模型,同时运用耦合欧拉—拉格朗日算法进行计算,并与试验最终失效模式进行对比,吻合良好。分析了水下接触爆炸作用下船体板架毁伤全过程,并对船体板架破口的形成和扩展进行了分析,探讨了加强筋的破坏模式,提出了板架结构中板和加强筋破坏模式的耦合效应。通过研究,揭示了水下接触爆炸作用下船体板架的毁伤特性。     

圆筒形生活平台总体强度分析

参考挪威船级社海工规范要求,分析平台极限载荷状态下的总体结构强度.应用海工规范公式对主船体结构中的板和筋进行规范校核,对主船体双层壳内的环形梁进行屈服和局部屈曲的强度校核,对大的板架结构开展针对各种屈曲类型的校核,结果表明,该生活平台在目标海况下的结构承载能力满足船级社的规范要求.     

基于流固耦合的滑行艇局部结构强度分析

采用ANSYS Workbench软件建立了计及三维波浪载荷的单向流固耦合计算方法和分析流程进行滑行艇结构强度校核,对滑行艇波浪破碎的局部非线性现象有较好的捕捉效果。通过与规范公式计算结果对比表明,采用CFD方法计算的波浪载荷更为合理,能够体现滑行艇结构在不同位置所受载荷的特点,对艇体结构的校核更为精确,可为滑行艇的结构设计提供参考。     

水下爆炸载荷作用下舰船结构极限强度研究

在对水下爆炸载荷作用下典型舰船结构损伤研究的基础上,分析了塑性变形和各种破口形状尺寸等受损情况下Nishihara箱形梁的极限强度,得出结论:有破口的箱形梁未必比有塑性变形的极限强度小,若中剖面破口长度相等,则破口面积越大极限强度越小。利用NAPA软件建立典型舰船的模型得出设计载荷并导入MSC.Patran划分网格、定义属性并施加载荷与边界条件,运用MSC.Dytran模拟水下爆炸载荷高瞬态非线性分析,通过MSC.Nastran与工程软件MARS对该模型进行极限强度非线性分析对比,提出了一种对真实爆炸损伤状态下的舰船结构极限强度计算方法,证明其运用于结构设计校核极限强度的有效性和安全性。     

局部载荷作用下四边固支矩形板弹性解答及其应用

针对局部横向载荷作用下四边刚性固定矩形板,运用能量法推导出板中挠度解答方程组,利用Matlab编程求解,可计算得到任意矩形板尺寸及横向载荷尺寸下弹性阶段的变形,将结果与有限元数值解进行对比,证明了该方法的精确与快速性,并将该公式应用于极地船舶冰区加强区域外板强度的快速校核中。     

爆炸载荷下矩形板弹塑性动态响应研究

舰船结构在受到高强度爆炸载荷作用时的破坏形式主要是板架的塑性大变形和撕裂。对四边约束矩形板在爆炸冲击波载荷下的塑性大变形响应进行了理论分析和试验研究。基于板的大挠度变形理论和能量守恒原理,建立了矩形板在爆炸载荷作用下发生塑性大变形的弹塑性分析方法。将理论计算与试验及数值计算进行对比,表明弹塑性分析方法有较好的计算精度和适用性。可用于计算舰船局部结构对舱内爆炸冲击波的响应,为舰船的抗爆设计提供理论依据。     

28000t多用途船首楼加强结构有限元强度分析

选取上海船舶设计院设计的28 000吨多用途船的首楼结构为研究对象,采用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件,针对船首各类局部加强结构分别进行系泊、拖带、锚绞机等强度校核计算。确保结构满足中国船级社规范的相关强度要求。同时结合规范以及其他同类文献对首部加强结构校核计算中的有限元建模与载荷施加的相关方法进行对比探讨,尤其论述了模型中的MPC(多点约束)单元的应用,为同类计算提供有益的参考。     

含初始挠度加筋板的极限承载能力分析

舰船长期服役,甲板结构易产生初始挠度变形,这会对甲板承载能力带来不利影响。加筋板作为船体甲板结构的主要构成单元,研究初始挠度变形对其极限承载力的影响具有重要意义。为了确定初始挠度变形对加筋板极限承载力的影响作用,根据实际情况假设初始挠度为双三角级数形式,利用Ansys计算分析了整体初始挠度的幅值与半波数对极限载荷的影响和典型位置的应力特性,并得到初始挠度对加筋板极限载荷的影响因子计算方法。计算结果分析表明,随着初始挠度的幅值和半波数的增加,加筋板极限承载力逐渐减小;对于含有某种初始挠度的加筋板,其影响因子主要受加筋板的长宽比、厚度和加强筋间距等因素的影响。     

水下爆炸冲击波作用下加筋板结构动态响应研究

运用大型商业有限元程序MSC.Dytran数值模拟了水下爆炸冲击波作用下舰船底部板架结构的响应,采用一般耦合算法（General Coupling）模拟了流体与结构的耦合效应,在计算中考虑了材料的应变率强化效应,并将数值仿真结果与试验结果进行了比较,两者吻合较好。结果表明：合理的设置计算参数,有限元模型能够很好地模拟水下爆炸冲击波对舰船底部结构的冲击作用。在此基础上分析了板架的变形模式,加强筋在板架变形过程中的作用,以及板架最大塑性应变出现的位置。     

28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析

选取上海船舶设计院设计的28 000吨多用途船的首楼结构为研究对象,采用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件,针对船首各类局部加强结构分别进行系泊、拖带、锚绞机等强度校核计算.确保结构满足中国船级社规范的相关强度要求.同时结合规范以及其他同类文献对首部加强结构校核计算中的有限元建模与载荷施加的相关方法进行对比探讨,尤其论述了模型中的MPC(多点约束)单元的应用,为同类计算提供有益的参考.     

含初始挠度加筋板的极限承载能力分析

舰船长期服役,甲板结构易产生初始挠度变形,这会对甲板承载能力带来不利影响.加筋板作为船体甲板结构的主要构成单元,研究初始挠度变形对其极限承载力的影响具有重要意义.为了确定初始挠度变形对加筋板极限承载力的影响作用,根据实际情况假设初始挠度为双三角级数形式,利用Ansys计算分析了整体初始挠度的幅值与半波数对极限载荷的影响和典型位置的应力特性,并得到初始挠度对加筋板极限载荷的影响因子计算方法.计算结果分析表明,随着初始挠度的幅值和半波数的增加,加筋板极限承载力逐渐减小;对于含有某种初始挠度的加筋板,其影响因子主要受加筋板的长宽比、厚度和加强筋间距等因素的影响.     

近场水下爆炸冲击波对板架结构毁伤特性研究

加筋板架广泛应用于船体结构,其优良性能可以为舰船结构的防护及优化设计提供技术支持。本文针对近场水下爆炸冲击荷载作用下加筋结构的动力学响应,基于ALE方法采用LS-DYNA软件对三种加筋形式结构进行了数值模拟,分析了板架的变形响应。结果表明:加强筋的设置方式对板架的变形有一定的影响,当三种类型加筋结构的总质量相同时,井字形加强筋的效果较好;对于矩形截面加强筋,结构动力学性能受高宽比影响较明显,在舰船结构设计中应根据实际情况合理选择。此外,还针对不同爆距作用下加筋板的毁伤特性进行了研究,得到了两种不同的毁伤模式。     

舱室内爆载荷特性研究

首先选取并验证了舰船模型,对其模型进行简化,选择中部三舱段有限元模型,应用非线性显式动力学软件Dytran对三舱段模型内部爆炸过程进行数值模拟,并通过计算拟合出Pressure和时间、距离的公式,将其作为静载施加到爆炸舱室的板架结构上进行计算,模拟出舰船舱室在内部爆炸载荷作用下舰船结构的动态响应。最后将简化前后的计算结果进行对比分析,通过各个参数计算的结果判断内爆载荷简化计算方法的可行性,对以后爆炸载荷的简化计算具有重要参考价值。     

极地小型邮轮加筋板结构冗余度试验研究

以极地小型邮轮加筋板结构为研究对象,设计并制作典型加筋板缩比模型,开展完整结构和损伤结构的轴向压缩极限强度试验研究,揭示完整结构和损伤结构下,主甲板板架结构的极限承载能力和屈曲失效模式,并基于全船结构强度有限元方法,计算主甲板板架完整结构和损伤结构的应力,进行了主甲板板架结构冗余度评估。研究发现：轴向压缩载荷作用下,单独一根加强筋出现局部损伤会小幅度降低加筋板结构的极限承载能力;加筋板完整结构和损伤结构屈曲破坏模式均为加强筋率先破坏引起整个板架结构屈曲破坏;单独一根加强筋的损伤不会引起极地小型邮轮加筋板结构的连续性垮塌,具有良好的结构冗余。研究结果对极地小型邮轮结构设计和冗余度研究具有一定参考价值。     

基于设计波法的舰船整船有限元强度分析

基于谱分析法对舰船剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数.利用有限元软件MSC.Patran 建立了全船有限元模型,通过PCL语言实现设计波波浪压力对船体湿表面有限元网格的自动加载.对2个设计波下的整船有限元进行分析,结果表明:整船分析不仅能真实表现舰船整体总纵变形和应力水平,还能充分考虑局部载荷对结构响应的影响.另外,基于三维水动力理论分析船体运动和剖面载荷进而确定设计波参数的过程,克服了传统经验公式估算载荷所导致的结果的不确定性和强度校核的不合理性.     

船体典型结构局部强度考核试验模型设计

针对船体舱段模型典型结构,设计易于实际操作实施的缩比模型试验方案;通过有限元软件对板架水下爆炸响应进行分析．对比各个缩比模型在水下爆炸载荷作用下的响应规律．寻找为完成不同试验目的而设计的最佳试验方案。数值分析结果表明：纵桁和实肋板梁模型在水下爆炸作用下的动力响应可验证梁在爆炸冲击载荷作用下的理论分析方法,十字交叉梁塑性变形可验证实船板架结构中交叉梁系的结构动力响应分析方法。双层底板架结构的塑性变形可对舰船局部强度考核的理论分析提供基础,缩比模型计算结果与实船较为一致。计算结果对舰船型号研制和强度考核具有理论指导意义。