CCS船体结构板格屈曲强度直接计算评估方法

介绍了中国船级社(CCS)有关指南文件中船体结构屈曲强度校核的直接计算方法,并与国外船级社的计算法作了比较。另外,还介绍了开发的相应应用软件系统。     

组合载荷作用下的加筋板格强度计算

船体是一个由加筋板格组成的箱形结构,加筋板格的强度计算对于船体结构的强度分析极为重要。最近几年计多作者提出了采用简化方法来计算加筋板格的极限强度。但是,绝大部分采用这种方法进行研究的文章均只讨论了纵向受压一种情况。对于实际的船体加筋板格来说,最一般的载荷工况是纵向应力、横向应力、剪应力和垂向压力的组合载荷,但纵向应力占主导地位,本文将简化方法推广到解决组合载荷的情况。通过本文的计算表明,本简化方法     

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。     

加筋板格的屈曲强度和极限强度分析

加筋板格是船体结构的主要构件，因此，它的屈曲强度和极限强度是设计人员十分关心的。在过去的几十年时，有关这方面的研究已经开展了很多。     

点蚀损伤船体结构板的极限剪切屈曲强度研究

腐蚀损伤导致船体结构板的极限承载能力大幅度下降。文章采用腐蚀体积描述板的点蚀损伤程度,模拟船体结构板的点蚀损伤形态,在点蚀损伤板模型中变化板的厚度、点蚀数目、点蚀直径以及点蚀分布等要素,实施系列有限元数值模拟计算,在进行理论分析的基础上,采用统计学方法,建立了点蚀损伤板极限剪切屈曲强度的评估方法,得到了点蚀损伤板极限剪切屈曲强度的计算公式。从而确立了基于腐蚀体积的点蚀损伤船体结构板极限剪切屈曲强度的评价技术,可为在役海船点蚀损伤后的安全性评估提供有效的技术手段。     

加筋板格屈曲及极限强度分析

加筋板格是船体结构的主要组成部分,是船体最常用的结构单元。本文在消化相关文献后,作了一些修正和改进工作,提出了一套用于计算加筋板格屈曲及极限强度的方法,并开发了相应的计算软件。通过与试验及有限元计算结果的比较,考核了本方法的计算精度,证明了该方法完全可用于船体板架的工程设计计算。     

考虑应变率效应的船体板格冲击动力响应与结构强度准则研究

针对承受冲击载荷的船体板格,提出一种考虑材料动态特性的失效评估准则,并采用LS-DYNA对其合理性进行了验证。此方法考虑了材料的应变率效应对其屈服强度特性的影响以及冲击时间临界值对船体板格最大永久变形的影响,反映了结构动态失效行为特征,具有一定的工程意义和参考价值。     

循环弯曲载荷下船体梁的极限纵强度

根据生破坏的强度准则，详细讨论了循环弯曲载荷下船体梁的非弹性变形性能。给出了循环弯曲载荷下船体梁极限强度的简化分析方法。进行了纵筋加强箱形薄壁梁模型的循环弯曲试验。理论计算与试验结果作了比较，两者吻合较好。     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响.本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险.网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险.初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子.     

船体板格极限强度数值计算影响因素及敏感分析

船体板格极限强度的有限元计算方法应用广泛,但其计算方法具有一定的不稳定性,计算结果受多种因素的影响。本文针对船体板格有限元计算方法的不稳定性进行研究,通过将有限元计算结果与其他学者的研究成果进行对比,验证本文所采用的有限元方法的可靠性,然后针对板格材料、初始缺陷、网格密度、边界条件等几种因素的敏感性进行具体研究,发现理想应力应变关系会使得结果偏于危险。网格形状和网格密度对于结果均有影响,边界条件对于有限元结果有影响,最大误差在7.2%,并且模型3会使得结果偏于危险。初始缺陷是一敏感因素,最大误差在20%,因此需要根据实际缺陷选取合适的屈曲模态和比例因子。     

大型舰船总纵强度计算方法研究

由于现有国内水面舰船设计规范仅适用于船长160m以下的舰船,为了更好地研究大型舰船的总纵强度,本文对一船长约200m的目标舰按照<中国船级社钢质海船入级与建造规范>(CCS)与基于<舰船通用规范>(GJB)基础上的建议标准以及全船有限元直接计算这三种方法作了计算与比较,得出了一些有益的结论,对大型舰船的总纵强度研究与规范的制定提供了较好的参考.     

基于温度场和共同规范的船体结构强度分析

总结船体结构热应力的计算方法,基于热平衡理论研究某灵便型油船装货温度80 ℃时的温度场。计算基于内底板设计的许用货物密度。计算强框的屈服和屈曲强度。计算结果显示,叠加协调共同结构规范（Harmonized Common Structural Rules,HCSR）载荷后,温度场引起的热应力会造成舭部结构变形,总应力较大的增加可引起结构屈服和屈曲失效。因此,即使温度小于80 ℃,也应当在设计时适当考虑温度场影响。研究方法简单快捷,具有重要的工程技术意义。     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大.对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺.本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度.提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式.研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度.     

船体极限强度试验小比尺相似模型研究

基于薄壁梁理论推导了总纵极限强度试验的相似模型设计应该满足的条件,然后选取小相似比尺满足某实验室的加载条件,分别设计出某集装箱船的双层模型和单层模型.通过对三段形式模型的非线性有限元分析,验证实船与模型的中拱、中垂极限强度的相似性.相对而言,总纵极限强度试验更适合选用单层模型.     

船体曲型分段外板板架吊装工艺优化

针对曲型分段建造时外板板架的吊装、装配过程在传统吊装工艺存在局限性,以某散货船的曲型外板板架为例,探讨起吊设备对其脱胎、翻身、大组整个吊装过程中影响作业效率的因素.在传统吊装工艺的基础上,结合现场实际情况,优化并设计新的吊装方案,使船体曲型外板板架的吊装作业更加便捷、高效.     

船体结构屈曲强度评估方法的规范研究及应用

论述了船舶结构规范中应用的结构屈曲强度评估方法的规范,如二维屈曲规范指定性要求,三维有限元模型中高级屈曲方法及其技术发展等。对其中的高级屈曲方法中的两种不同方法论的技术背景,包括理论基础和实际应用情况做了阐述,并对其中的非线性有限元加筋板格极限强度分析工作做了阐述,及时掌握目前国际领域新技术新标准发展信息。     

基于机器视觉的船体双曲度板测量方法

如今船厂使用的船体双曲度板测量方法大多是传统的样板、样箱测量,这类方法对工人的技术水平要求较高,而且对于自动化加工的发展有不利影响,为了配合三维数控弯板机的自动化成形加工,本文实现了以双目视觉测量为基础的非接触式测量。在基于机器视觉的船体外板测量系统中,首先使用张正友标定法对摄像机进行标定,得到摄像机的内外参数,之后采用极线约束的方式完成了图像的立体匹配工作,根据标定和匹配结果,使用最小二乘法计算得到目标点的三维坐标。最后对数据进行分析,将测量结果与理论数值进行对比。基于机器视觉的船体外板测量系统操作简单,测量误差在允许范围内。     

基于CADDS5的船体外板加工样板软件开发

CADDS5软件目前在国内众多船舶设计建造单位广泛使用，由于国内实际情况的差异，还需对该软件进行本地化开发。船体外板加工样板在船舶建造过程中具有重要作用。本文使用CADDS5的CV－DORS开发工具，根据船体外板加工样板的需求，建立了相应的数学模型及处理流程，完成了该平台上船体外板加工样板软件的开发。     

基于共同规范的散货船屈曲强度评估

依据散货船共同结构规范的要求对某散货船船中区域主要结构进行屈曲强度直接计算,重点分析其屈曲强度,对不满足屈曲强度要求的板格进行加强,结果表明,共同规范对船体结构的要求更高。