船体结构疲劳评估与强度在线监测系统

大型船舶的服役寿命在20年以上,为了确保船舶营运过程的结构安全性,必须要对船体结构的疲劳特性和强度特性进行加强。本文针对船体结构的疲劳、强度特性问题,设计了一种在线式的船舶监测系统,该系统采用光纤光栅传感器采集船体结构的应力、应变,并结合数据分析和处理系统进行船体结构的疲劳评估,及时发现船体结构中的裂纹等缺陷,提升船体的安全性。     

建造中的船体在船台上的应力松驰现象研究

为得到建造中的船体在船台上的船体变形数据,基于FBG技术设计了船体在船台上的蠕变和应力松驰现象的监测系统,将该系统布置在实际船体结构上,测量了在船台上受结构蠕变和结构应力松驰现象综合作用所造成的船体结构变形,分析了监测过程中造成船体结构变形的因素,指出应力松驰是主要因素。数据分析表明:利用FBG传感技术进行船体变形长期监测是可行的;船体在船台上存在结构蠕变和应力松驰现象。最后,并基于壳体理论估算了船台上的船体结构的内应力释放速率。     

船体长期监测系统的应用现状及发展趋势

船体长期监测系统(SHLTMS)用于对船体重要结构、关键构件及敏感部位进行结构应力实时监测和船体强度在线评估,时刻了解船体在各级海况下船体各部分的应力状态及运动状态。它对保障船体结构和人员安全、指导船舶的操纵以及船体寿命评估具有十分重要的意义。本文首先对船体长期监测系统进行概述,简要介绍船体长期监测系统的工程价值,接着对船舶长期监测系统的发展与应用现状进行分析,详细阐述国内外一些具有代表性的工程应用成果。最后对船舶长期监测系统存在的问题和未来发展趋势进行论述,为后续研究提供借鉴。     

船体长期监测系统的应用现状及发展趋势

船体长期监测系统(SHLTMS)用于对船体重要结构、关键构件及敏感部位进行结构应力实时监测和船体强度在线评估,时刻了解船体在各级海况下船体各部分的应力状态及运动状态.它对保障船体结构和人员安全、指导船舶的操纵以及船体寿命评估具有十分重要的意义.本文首先对船体长期监测系统进行概述,简要介绍船体长期监测系统的工程价值,接着对船舶长期监测系统的发展与应用现状进行分析,详细阐述国内外一些具有代表性的工程应用成果.最后对船舶长期监测系统存在的问题和未来发展趋势进行论述,为后续研究提供借鉴.     

推进轴系——船体结构低频弯曲振动耦合特性

为分析水面舰船推进轴系与船体结构的低频弯曲耦合振动问题,利用有限元法建立了推进轴系—船体结构耦合系统的数学模型,计算系统的垂向及水平向弯曲振动固有特性,并与利用简化模型得到的计算结果进行了对比分析。结果表明:在推进轴系第1阶弯曲振动固有频率以下频段,推进轴系—船体结构系统主要体现为船体梁振动,推进轴系跟随船体梁运动;在推进轴系的每阶振动固有频率附近,由于存在一个固有频率非常接近的船体梁振动模态,故在该频段桨—轴系统与船体梁有较强的耦合作用;在船体梁的质量及截面面积惯性矩远大于轴系对应参数的情况下,仅分析推进轴系自身的低频固有振动特性时,将船体结构简化为刚性安装基础所带来的误差很小,但是推进轴系简化模型不能反映推进轴系—船体结构的耦合振动模态及多轴系时的反相位振动模态。     

船体结构零件产生系统

一、概述船体结构零件产生系统SPGS(Structural Parts Generation System)是用于船体结构施工设计阶段至生产建造阶段处理船体各类结构件的绘图、下料、加工数据准备及材料统计的一个数据处理系统。它是HCS(船体建造集成系统)的一个组成部分,但其本身又是一个较完整的独立系统。经过扩充它可与船舶结构设计系统相连接。SPGS系统由船体结构零件产生和船体结构零件后处理两大部分组成。前者由结构线定义、船底结构分析计算、舷侧甲板结构分析计算等模块和船体结构图形处理语言组成;后一部分由船体结构零件图绘制、船体结构零件统计、零件套料及切割后处理、零件修改和结构件划分等模块组成(图1)。SPGS系统对船体各构件进行统一的命名编号,使零件的所在部位、件号等都有明确的表示方法,便于存取、管理及检索统计。     

船体结构CAD技术研究

分析了国内外CAD技术在船体结构设计中应用和研究的现状,介绍了自主研发的基于面向对象的船体结构三维建模系统,描述了该系统的设计思想,对一些技术做了探索和研究.通过可视化界面,自顶向下地构造出船体不同类型的结构模型,智能化的系统满足了船体结构优化设计的需要.     

基于AP218船体结构模型数据转换技术研究

以TRIBON系统为研究对象,以船舶STEP标准应用协议AP218作为中间文件,构建船体结构模型数据信息提取与转换系统,实现船体结构模型信息在CAX系统间的传递。     

基于AP218的船体结构模型数据转换技术

以TRIBON系统为研究对象,以船舶STEP标准应用协议AP218作为中间文件,构建船体结构模型数据信息提取与转换系统,实现船体结构模型信息在CAX系统间的传递。     

基于XML的船体结构CAD数据交换研究

分析了XML技术在船体结构数据信息交换应用中的特点,归纳了船体结构在计算机里的数据表达形式,并建立了相应的XML Schema.分别为船体结构设计软件CATIA和Intelliship设计了XML交换接口,基于XML文件格式,实现了不同CAD系统之间的船体结构数据交换.     

GTHCA零件分类编码系统之探讨

零件分类编码系统是实施成组技术的一件重要工具。为建立船体零件的分类编码系统,本文对船体零件的形状特征、材料种类、制造工艺特征等进行了分析,找出其相似性,然后按相似性准则,采用分类编码法将船体零件分类编组。在此基础上设计了成组技术船体建造管理(GTHCA)零件分类编码系统。GTHCA系统采用混合式子系统分段式总体结构,混合式编码结构。     

船体结构应力监测点的选取方法研究

船体结构应力实时监测系统通过在船体结构中植入应变传感器实现对结构强度的实时监测与评估.文章对船体结构应力实时监测系统中应力监测点的选取方法进行了研究.通过全船结构有限元分析方法得到船体结构在外载荷作用下的结构应力响应,在此基础上对结构监测点进行选择,通过根据高应力部位和考虑海况信息两种途径对监测点进行选取,并依据选定监测点位置处的受力特点给出了传感器的布置方法,最后给出了一条船的应用实例.     

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。     

微机船体建造系统通过技术评审

微机船体建造系统(以下简称“系统”)技术评审,于1987年5月在安徽省芜湖市顺利通过. 该“系统”是由芜湖造船厂和中船总公司应用软件开发中心联合研制的. 该系统是建立在IBM-PC/XT微机及其兼容机上的一个应用软件集成系统.整个系统包括型线光顺子系统、外板展开子系统和结构计算子系统三大部分.系统的主要功能是完成船体型线光顺(含艏艉柱光顺处理)、外板展开、船体结构零件生成和套料,以及提供光顺的船体理论站线型值和型线图、肋骨型值表和肋骨型线图、外板号料图、外板与结构零件套料图以及数控切割纸带等.     

基于三维体验平台的船体结构出图技术研究

船体结构出图是三维设计中的重要一环,在开展三维设计的初期具有重要作用。基于达索系统三维体验平台的创成式视图样式(Generative View Style, GVS)的模板配置方法,结合船体制图要求对船体结构进行相关研究,提出船体结构出图的主要方法,并对今后的技术发展方向进行展望。     

基于雨流计数法的船体结构疲劳损伤评估方法研究

针对船舶在运营期间船体结构易受到疲劳等损伤,介绍一种改进型三峰谷值雨流计数法,在此基础上对船体结构疲劳损伤评估方法进行探讨,以期为船舶船体结构应力监测系统的构建提供理论支撑,进而为船舶提供早期危险报警和损伤评估,保证船体结构的安全性.通过算例分析验证了该雨流计数法的准确性以及高效性.     

“雪龙2”船体监测及辅助决策系统设计

船体结构强度是影响冰区船舶航行与作业安全性的一个重要因素。我国自主建造的"雪龙2"号船上设计安装1套船体监测及辅助决策系统,利用预埋在船体各部位的光纤传感器测量结构应变、结构温度、加速度等信息,通过相应数据处理实时评估结构强度,给船员提供结构安全警示功能并给出航行作业过程中的辅助决策。该系统有利于提高"雪龙2"号船的结构安全性。文章对"雪龙2"号船上安装的船体监测及辅助决策系统设计进行详细介绍,对其他船舶安装应力监测系统有一定的工程借鉴意义。     

基于热点应力法的船舶结构疲劳分析系统开发

船体结构的热点应力疲劳分析过程比较复杂,按照CCS《船体结构疲劳强度评估指南》实施起来比较困难。因此采用MSC.Patran二次开发语言PCL进行编程,开发船体结构热点应力疲劳分析系统,实现了扣除腐蚀余量、荷载计算、施加疲劳荷载、提取结果及分析的自动化,大大提高了船体结构热点应力疲劳分析的效率。     

船体结构应力监测及健康评估系统

针对长期服役舰艇承载能力下降的问题,设计一套船体结构应力监测及健康评估系统。论述船体结构应力监测及健康评估系统的研究现状,介绍系统功能模块、软硬件实现途径以及系统需要解决的关键技术。通过对船体结构监测数据的实时采集、存储、监测、报警和评估,该系统可以及时预报故障并降低维护成本,对舰艇的使用、维护、修理和建造具有重要的指导意义。     

LNG船舷侧碰撞损伤场景下的极限强度研究

液化天然气(LNG)船的船体极限强度是衡量其安全性及环境适应性的重要指标。LNG船在受到撞击损伤后的安全性,不仅取决于船体结构的剩余极限强度,还取决于其围护系统中的绝缘箱能否在船体损伤状态下承受结构变形所引起的应力载荷。利用有限元数值仿真技术和ABAQUS软件,建立LNG船液舱围护系统以及舱段的有限元模型,模拟LNG船舷侧受撞击场景。在碰撞损伤基础上,对含有液舱围护系统的LNG船舱段开展极限强度研究,获取LNG船舱段结构的极限承载能力。研究发现在船体达到极限强度状态之前,液舱围护系统不会失效。