首尾开槽类船体结构的波浪外载荷研究

文章从规范公式计算、三维线性势流理论预报两方面进行了首尾端开槽的绞吸式挖泥船船体结构波浪外载荷研究。三维线性势流理论预报的波浪外载荷计算是基于实际模拟船体开槽区域的开敞式湿表面和将船体开槽区域定义为船体内部液舱的两种不同方式进行。基于工程设计的实际出发,论文旨在综合探讨适合于首尾端开槽的船体结构波浪外载荷计算方式,并进而解决首尾端开槽结构的船型总强度设计载荷问题。     

深水起重铺管船结构强度分析

介绍深水起重铺管船的船型特点,研究这种特殊船型的结构形式设计;结合船体质量分布和波浪载荷预报结果,进行总纵强度分析;借助三维有限元分析方法,对船体艉部结构进行局部强度分析;最后,分析总结该类工程船的设计关键及技术难点。     

非典型双体船波浪载荷直接计算

小型双体船船体细长,仅由2个片体和桁架式连接桥结构组成,属于非高速双体船。因此,采用规范公式对其波浪载荷进行计算已不合理。采用中国船级社（CCS）的三维频域线性水动力计算软件COMPASS-WALCS对该型水面靶标波浪载荷直接计算,建立船体湿表面有限元模型、全船质量模型,根据三维辐射-绕射理论计算得到非典型双体船在满载工况时主要载荷参数的短期和长期预报值,确定不同组合工况下的设计波参数,用于全船结构强度的计算校核。对类似船型的船体波浪载荷直接计算提供参考依据。     

主体瘦长度对三体船耐波性和波浪载荷的影响

针对某千吨级三体船母型船,在保持排水量不变的前提下,调查长宽比对运动和载荷的影响,并通过船型变换得到长宽比在12～19之间的6种系列派生船型;应用三维时域Rankine方法软件WASIM对不同长宽比系列船体的纵向运动和波浪载荷进行频响计算,并进一步结合海浪谱分别计算4～6级海况下船体纵摇和升沉运动统计值以及船体剖面弯矩和剪力沿船长单位的分布。分析发现,当主体长宽比从12.27增加至19.16时,纵摇和升沉的最大峰值分别下降了近60%和35%,但剪力和弯矩的峰值则分别增大了2倍和3.5倍。进一步将直接计算的总纵弯矩和剪力与英国劳氏规范相比较,发现6级海况下剖面剪力有义值的计算结果已超过规范的规定。结果表明：主船体的长宽比对耐波性和波浪载荷具有相反的影响,即主体越瘦长,运动响应越小,耐波性越好;但主体越瘦长,总纵弯矩和剪力会大幅增加,对船体结构产生不利影响。因此,在设计之初确定瘦长三体船的主尺度,特别是瘦长度时,应兼顾考虑船体运动响应与波浪载荷的影响。     

采矿试验船简化结构设计方法

考虑到不同船型的波浪载荷预报过程中的控制参数不相同,针对计算工况进行简化可以提高设计效率,以采矿试验船为目标船型分析采矿船的简化设计方法,同时对其波浪载荷及强度进行分析,基于SESAM软件分析月池结构以及全船重量重心对波浪载荷预报极值的影响,以及设计波法的总强度结果;通过子模型方法计算局部强度,得到其应力传递路径并优化局部结构加强,基于谱分析法计算疲劳强度,确定结构设计关键位置,简化采矿试验船的结构设计。     

船体结构强度评估的线性设计波法研究

针对不适用规范公式计算船体波浪载荷的特殊船型,以一艘浮式生产储油船(FPSO)为例,介绍了一种长期预报设计波法,使用该设计波法确定了FPSO的波浪载荷长期预报极值和设计波波浪参数。同时,与规范计算公式及非线性修正后得到的波浪载荷进行比较分析。最后,利用设计波载荷计算结果,对该FPSO的船体结构强度进行评估。分析结果表明,使用长期预报设计波法计算FPSO的波浪载荷具有一定的合理性,其船体结构强度符合规范要求。     

深海采矿船总纵强度设计分析

基于国内对于深海采矿船这一特殊船型还未形成设计规范的现状,为了研究该船型总纵强度问题,首先从结构形式入手,接着分别对校核剖面和计算工况选取进行了研究论述,针对航行工况和在位工况下具有不同的服役功能,采用了规范计算和水动力分析相结合的方法对波浪载荷进行了计算;最后采用三维直接分析技术对全船总纵强度进行了评估,明确了结构设计应重点关注的区域;通过月池区船体梁理论值与实际值的对比,总结出了适用于深海采矿船总纵强度的评估方法,为该船型强度分析和结构设计提供参考。     

纵桁架对船体结构强度的影响研究

基于有限元分析方法分别对只设支柱、设双（单）向纵桁架和设纵舱壁3种结构形式的船型进行了总纵弯曲计算,并与等值梁理论的计算结果进行比较,得出了纵向桁架对船体梁上下翼板弯曲应力的分布、船体挠度及对船体横强度的影响程度。计算采用ANSYS软件,建立参数化有限元模型,利用APDL语言实现波浪载荷的自动施加。     

舰船在水下爆炸载荷作用下的总强度研究

通过数值方法模拟舰船受水下爆炸冲击波载荷及气泡脉动载荷作用下的整体响应。计算过程中,考虑波浪载荷的作用,给出水下爆炸载荷与波浪载荷联合作用下船体响应计算方法,并与传统舰船船体强度分析方法相结合,分别研究水下爆炸冲击波载荷、气泡脉动载荷以及波浪载荷的相互作用下,船体强度计算方法。研究结果表明,在水下爆炸冲击波阶段可以忽略波浪载荷的影响,而在气泡脉动阶段,必须考虑波浪载荷与气泡载荷的联合作用。本研究旨在为水下爆炸载荷作用下的舰船总强度研究提供参考。     

单点悬挂式结构物水动力性能和结构强度分析

以某单点悬挂式海洋结构物为例,采用数值方法对其水动力性能和结构强度进行分析。建立结构物水动力模型和结构有限元模型,创建附加刚度矩阵模拟悬挂点的约束作用,采用三维频域势流理论和Morison理论计算结构物的水动力性能和波浪载荷。考虑结构物自身重力、浮力、波浪力、惯性力和悬挂点约束力等载荷的作用,采用有限元法分析其结构强度,为悬挂式结构物的设计和计算校核提供参考。     

一种快速计算随机变量函数均值与标准差的新方法

船舶全海域大型化是一个发展趋势,因此船舶总纵极限强度可靠性计算中需要将极端波浪的影响参数考虑在内。一般的载荷计算方法并没有考虑极端海况中出现的特殊波浪载荷的影响;另外对于可靠性分析,极端载荷是更为复杂的随机变量,一般的船舶可靠性计算方法因为局限于某种特定分布,可能出现无法适用的问题。选取极端海况中上浪、砰击和大幅纵摇等对船舶总纵波浪弯矩有较大影响的因素,从航行界限的角度出发,将这些因素引入极端波浪弯矩的计算中,所得极端波浪海况下的波浪弯矩极值数据比常规波浪弯矩极值更大。参考实验数据表明,考虑极端波浪海况的波浪弯矩计算方法能在一定程度上更加真实地反映船舶所受波浪载荷;其次通过考察不同可靠性计算方法的特点,利用实例计算,给出极端海况下船舶总纵极限强度可靠性计算方法的选取建议。     

基于设计波的载重3600t干货船结构强度直接计算分析

为准确评估超规范的载重3600t大通舱干货船的弯扭强度及变形水平,采取全船水动力分析及全船有限元直接计算的方法,对各工况下的主要载荷参数进行长期预报,推导出对应等效设计波各参数。根据等效设计波求出各工况全船所受的波浪诱导动载荷,施加到全船有限元模型上,进而对船体弯扭强度及变形水平进行评估。比较了单舱船及货舱中部设一道横舱壁的两舱船,得出单舱船屈曲强度不足的结论,并提出改善屈曲强度的方案。     

小水线面双体船波浪载荷水弹性分析

三维水弹性力学将结构分析的有限元方法与围绕柔性体的势流理论结合起来,为在波浪中航行或驻立的复杂结构的运动和内力分析提供了一个流固耦合的统一分析方法,也为小水线面双体船的分析提供了有效的分析工具.文中将水弹性力学方法和谱分析方法相结合,对1 100吨SWATH船进行波浪载荷预报,并将计算结果与水池模型试验数据及国外相关资料进行了对比,说明了水弹性分析方法对于SWATH设计的合理性.     

碰撞事故时超大型浮体模块连接处荷载特性研究

精确评估模块连接处荷载特性对超大型浮体的水动力设计及结构安全性研究具有重要的工程意义。文章以5模块半潜式超大型浮体为研究对象,考虑碰撞荷载和风、浪、流环境荷载的联合作用并采用AQWA软件对超大型浮体模块连接点处的受力特性开展了数值计算。船舶碰撞荷载简化为矩形脉冲,采用定常风、定常流以及JONSWAP波谱,探讨了船舶碰撞角度、撞击位置、环境荷载等因素对模块连接点受力特性的影响。该文的研究成果可为事故荷载作用时超大型浮体连接器结构设计和强度计算提供一定依据。     

船体强度三维有限元分析的载荷直接计算和验证

采用载荷直接计算法对鞭船船体强度进行三维有限元分析，并用该船的实航测试数据和“船体梁理论”进行了验证和讨论。     

三体船分段模型波浪载荷试验研究

三体船的主体与连接桥结构的波浪载荷特性是船舶结构设计者非常关注的问题,目前对于这些载荷特性进行较为全面的模型试验研究在国内很少。该文在拖曳水池和方形水池开展了某三体船的分段模型试验,详细介绍了分段模型的设计原则,对于纵向载荷和横向载荷的测量采用不同的分段布置形式。通过对试验数据的分析及与理论计算的对比,对三体船横摇运动非线性修正方法加以改进,同时研究了该三体船的船舯横剖面和连接桥纵剖面的波浪载荷特征,得出了一些结论,为船舶结构设计提供了确定设计载荷的依据。     

8000kW救助船规则波下的运动与波浪载荷预报

随着数值计算技术的发展,船舶运动与波浪载荷预报精度也在不断提高。介绍了三维势流理论方法在规则波上船舶运动与波浪载荷预报中的应用,以8 000 k W救助船为例,预报了其运动与波浪载荷。通过应用三维势流理论,可以为船舶耐波性评估和结构设计提供依据。     

在非线性波浪载荷作用下计及多种应力组合时船体总纵弯曲累积损伤计算

在时域内计算计及非线性时的船体总纵弯曲应力,与船体局部弯曲应力迭加后,可得纵向构件中合成应力的时历.对该应力时历进行雨流计数,经统计分析获得应力范围的长期分布,进而算出船体总纵弯曲时纵向构件在多种应力成份组合下的疲劳损伤.为方便此时的计算,本文提出了基于等效规则波概念的简化方法.数例表明按严格方法与按简化方法所得的结果比较接近.     

基于纵弯曲强度可靠性分析的船舶中剖面优化

研究基于船舶纵弯曲强度可靠性分析的全概率方法,以通过波浪载荷直接计算软件和船舶剖面强度信息计算得到的纵弯曲强度失效概率为目标函数,以相关规范对剖面构件的尺寸要求和剖面面积上限作为约束条件,通过MATLAB建立优化模型。并结合MATLAB集成的遗传算法工具箱对船舶中剖面进行优化设计。算例结果表明在剖面面积减小了0.38%的情况下,纵弯曲强度失效概率由原来的7.22×10-5降低为1.32×10-5,表明此方法用于船舶中剖面结构优化是行之有效的。