基于空腹桁架理论的船体结构腹板开孔强度简化分析方法

大型船舶结构的设计和建造过程中考虑到电缆管路布置及结构轻量化需求,常在主要构件高腹板上开设许多开孔。为快速有效评估高腹板开孔结构的强度特性,本文利用费氏空腹桁架理论和有限元数值方法,分析腰圆形开孔的纵向位置、开孔宽度和长度对开孔周边强度的影响,并对费氏空腹桁架理论作适当修正。结果表明,本文提出的修正公式能够适用于不同尺寸结构,并有效提高理论计算精度。     

桁材开孔腹板的线性屈曲强度分析

船体在总纵弯曲时甲板纵桁和船底纵桁承受较大的轴向压力,而在桁材腹板上开孔会影响其腹板的屈曲强度.针对这一问题,应用有限元屈曲特征值分析方法对受轴向压力开孔腹板的屈曲载荷进行计算.通过对计算结果的分析,对开孔尺寸和开孔位置对腹板屈曲强度影响的规律进行了归纳,并对腰圆孔和圆孔对腹板屈曲的影响程度做出了比较,对船体结构中腹板开孔尺寸及位置提出了一些建议.     

横梁腹板开孔剪切稳定性加强方式

船体结构中,为方便管线通过,常需在横梁腹板上开孔,这将影响横梁的强度和稳定性。本文主要针对腹板开孔对其剪切稳定性影响进行讨论,并为补偿开孔后腹板剪切稳定性的损失,采用有限元弹性屈曲分析方法,探讨了常用的加强筋、围缘扁钢和复板3种加强方式在不同加强尺寸下的加强效果。本文的计算和分析结果能为横梁腹板开孔的加强设计提供一定的参考。     

管路激励下邮轮典型板架结构的声振特性

为合理评估邮轮结构的振动和噪声,并建立其振动噪声预报方法,需掌握邮轮上层建筑中典型开孔高腹板架结构的声振特性。采用试验与数值仿真相结合的方法,分析典型开孔高腹板架结构的振动特性及其在管路激励下的声振特性,探讨板架结构边界条件、管内流速和管路材料等因素对开孔高腹板架结构声振特性的影响规律。研究得到的邮轮典型开孔高腹板架结构声振特性的影响因素和影响规律,可供邮轮结构振动噪声预报和舒适度设计参考。     

组合载荷作用下有孔板的屈曲强度

舰船结构中的桁材和肋板腹板通常开有许多管系和穿舱孔，这些开孔在多数情况下会降低板的屈曲强度，而且它们对评价开孔对板的屈曲强度的影响非常重要。为了评价孔板的弹性屈曲强度，进行了一系列特征值分析。此外，邻接的无开孔板的影响也需要研究，原因是由于开孔所引起的应力集中，使其产生高应力区域和低应力区域。当在高应力区域发生屈曲变形时，屈曲强度降低，另一方面，当在低应力区域发生屈曲变化，屈曲强度增高；当一个设有大型水平防挠材的桁材腹板有开孔时，在无开孔的邻接板内产生高应力区域，在这种情况下，邻接板的屈曲将决定一个有孔腹板的屈曲强度；在某些情况下，船级社的规范计算公式对有孔板给出了比用有限元法分析的结果相对比较低的弹性屈曲强度。     

腹板开孔的H型梁在压弯载荷下的失效行为和强度试验研究

腹板开孔的H型钢梁在船舶,航空器和海洋平台结构作为受弯构件被广泛运用。已有众多文献报道过关于腹板开孔梁遭受腹板卷曲破坏的情况,但腹板开孔加强遭受面板屈曲的情况未有详尽调查。因此文中开展6组试件的试验研究来调查腹板开孔的H型梁的失效行为和极限承载力,结果显示开孔影响了试件屈曲波的长度和数量。该研究结果可用于几何尺寸相似的实际结构。     

基于复变函数解法的桁材开孔腹板弹性屈曲分析

在船体梁总纵弯矩作用下,位于甲板和船底的纵桁承受着较大的轴向压力,而桁材腹板上的开孔将影响腹板结构的屈曲强度。腰圆形是桁材腹板开孔的常见形状,带这种开孔的板格屈曲计算是难以获得弹性屈曲解析解的,目前常用的算法是基于有限元的特征值屈曲分析。本文综合运用复变函数方法和Ritz法,形成了一种新的计算方法,它可以在较粗的背景网格下得到足够准确的弹性屈曲载荷。通过系统的敏感性计算对比,此方法的可用性得到了验证。     

强力骨架梁腹板开孔有限元分析

针对舰船结构中强梁腹板特殊开孔引起的应力集中问题,应用有限元法分析了开孔的垂向位置、孔的宽度、孔的长度对强梁整体强度的影响,以及其最大应力发生位置的变化规律,讨论了3种常用开孔补强方法的补强效果,并提出了一些供实际结构设计的参考意见。     

起重机主梁舱门处开裂的故障分析

由于生产安全的需要,铸造起重机的空腹桁架主梁结构已逐渐被宽翼缘偏轨箱形主梁结构所取代,但最近发现数台铸造起重机箱形主梁腹板上的出入舱门拐角处开裂,成为新的、具有共性的安全隐患。本文运用目前国内功能较强的ANSYS大型有限元分析程序,建立了主梁的板壳有限元模型,计算了舱口在多种情况下的静强度和疲劳强度,分析了舱门开裂的原因并提出了对策。     

邮轮典型开孔高腹板板架结构极限强度分析

[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性.[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺陷、纵桁规格、腹板开孔对板架纵向受压极限承载能力的影响规律.[结果]发现薄板板架对于初始缺陷更为敏...     

临时开口船体结构强度数值分析

为了分析临时开口船体的结构强度,采用有限元方法建立典型舱段的数值模型,结合相关强度校核规范进行计算,结果表明开口的船体结构的抗弯、抗扭方面的安全性必须引起重视。通过分析得到开口参数对开口的结构强度的影响规律,对实际船体结构的临时开口具有重要的工程参考价值。     

全船有限元简化方法在总纵强度计算中的应用

采用全船有限元总强度计算的简化方法,阐述了具有长上层建筑、大开口、全通甲板的船舶在垂向弯矩作用下的总强度应力分布情况,提出了非常规结构船舶总强度计算方法,分析了上层建筑参与总强度的有效度。对有效避免波浪载荷及平衡力计算带来的总强度计算误差和庞大的计算工作量,缩短计算周期以及优化结构等提供指导。     

A practical method for torsional strength assessment of container ship structures

Container ship structures are characterized by large hatch openings. Due to this structural property, they are subject to large diagonal deformations of hatch openings and warping stresses under complex torsional moments in waves. This necessitates torsional strength assessment of hull girder of container ships in their structural design stage. In this paper, a practical method for torsional strength assessment of container ship structures with transparent and consistent background is discussed based on the results from up-to-date analyses. In order to estimate the torsional response characteristics as accurately as possible, three-dimensional Rankine source method, after being validated by tank tests, is employed for estimation of wave loads on a container ship, and FE analyses are conducted on the entire-ship model under the estimated loads. Then, a dominant regular wave condition under which the torsional response of the container ship becomes maximum is specified. Design loads for torsional strength assessment that give torsional response equivalent to the long-term predicted values of torsional response are investigated based on the torsional moments on several container ships under the specified dominant wave condition. An appropriate combination of stress components to estimate the total hull girder stress is also discussed.     

深海载人潜水器有开孔耐压球壳的极限强度

钛合金制深海载人潜水器耐压球壳属中厚度壳结构,上面设有人孔、观察窗等多个开孔,加工建造过程中又会产生初始缺陷,因此,这类结构的极限强度乃是设计者所必须关注的问题.本文利用ANSYS软件对上述有开孔耐压球壳的极限强度进行非线性有限元分析,计算了局部缺陷范围及幅值的变化对壳体极限强度的影响.计算结果表明,有围壁加强的开孔耐压球壳与无开孔耐压球壳的极限强度相差不大.     

开孔球形耐压壳力学特性及疲劳分析

深入研究7000 m水深下球形耐压壳的力学特性及疲劳寿命.首先,对完整球形耐压壳进行强度及稳定性分析;其次在完整球形耐压壳的基础上,根据潜水器设计规范对其进行开孔加强设计;最后对开孔加强球形耐压球壳进行强度与稳定性以及疲劳寿命分析,并同时与完整球形耐压壳进行对比.研究结果表明,开孔对球形耐压壳影响较大,与完整球形耐压壳相比,强度下降了9.4%,稳定性下降了19%,疲劳寿命下降了32.4%.研究成果可为深海球形耐压壳开孔开窗设计提供参考.     

淬火回火钢在深海半潜式钻井平台中的应用

阐述了超高强度的淬火回火钢（调制钢）在深海半潜式钻井平台中的应用。根据半潜式钻井平台结构承受主要载荷特征及其传递路径,对关键部位的连接结构与集中开孔区域,采用超高强度淬火回火钢;描述了超高强度淬火回火钢焊接工艺,以及采用有效措施控制其焊接裂纹产生,取得了很好的效果。     

Improved design formulas for the ultimate strength of platings with circular openings and manholes under uniaxial compression

The paper focuses on the ultimate strength of perforated platings with circular openings and manholes, eventually reinforced by ringed or carling stiffeners, in order to develop a comprehensive and rationale format, useful to assess the ultimate capacity of perforated plate panels under uniaxial compression. In this respect, a large number of FE simulations is performed by Ansys Mechanical APDL, in order to provide new design formulas for the ultimate strength of platings with circular openings or manholes and, subsequently, for perforated plate panels reinforced by local stiffeners. The design formulas are developed by properly varying the opening size and the scantlings of ringed or carling stiffeners, in order to provide a comprehensive set of design curves. Hence, the incidence of the opening longitudinal position on the ultimate capacity of perforated platings, without and with local stiffeners, is also investigated. Finally, the proposed equations are applied in a straightforward design example. Based on current results, the new design formulas allow a reliable assessment of the ultimate capacity of platings with circular openings or manholes and the incidence of local stiffeners on the plating ultimate strength, so providing a rationale design format that could be easily embodied in current Rules and guidelines.     

轻质夹芯复合材料结构强度评估方法研究

由于具有高强度、高模量、重量轻、耐腐蚀的优良特点,复合材料在船舶上的应用逐渐成为研究热点.目前可查阅的关于船体复合材料结构强度校核的文献很罕见以及各种规范对船体复合材料结构强度校核尚未给出明确的说明.与各向同性材料的强度评估方法相比,复合材料强度评估有很大的不同.本文基于试验结果,分别采用壳单元、实体-壳单元和实体单元模型对复合材料结构进行数值分析,确定用于轻质夹芯复合材料结构强度评估的合理有限元模型.基于渐进损伤分析理论,采用Tsai-Wu失效准则和突降退化模型,对轻质夹芯复合材料的极限强度进行评估.结果表明:计及结果精确性与计算成本,可用壳单元模型分析复合材料结构的应力-应变分布;渐进损伤分析方法结合材料退化模型不仅有效地对复合材料结构的极限强度进行预测,同时还能判断材料的失效模式.     

大深度潜水器开孔耐压壳的极限强度研究

钛合金制深海载人潜水器耐压壳上面设有人孔、观察窗等多个开孔,而这些开孔又会削弱耐压壳的极限强度,又因为耐压壳工作的环境是几千米的深海中,所以了解其主要承压结构耐压壳的极限强度有重要的意义,也是设计者所必须关注的问题。本文利用ABAQUS有限元软件对开孔耐压球壳的极限强度进行了非线性有限元分析,计算了开孔的大小及加强围壁参数的变化对壳体极限强度的影响。计算结果表明,随着孔径的增大和围壁厚度的减小其极限强度成下降趋势。