40000 DWT散货船锚机底座及支撑结构强度分析

锚机在外部缆绳拉力过大的情况下易引起锚机底座及船体支撑结构的强度破坏,影响船体结构能力。以40 000 DWT散货船锚机底座为研究对象,采用MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN有限元软件,建立有限元模型,考虑2种典型载荷工况:甲板上浪载荷以及45%锚机锚链破断强度,根据规范要求施加了相关边界条件,并依据规范许用应力衡准要求对计算结果进行了分析。计算结果表明,本船的锚机底座及船体支撑结构的有限元强度满足规范要求,本文的研究成果对同类船舶的锚机底座结构强度以及船体局部结构强度分析具有一定的借鉴意义。     

双机双桨船舶螺旋桨设计实践

在双机双桨船舶螺旋桨设计一般原理的基础,应用螺旋桨设计软件对某渔船进行了实例计算,结果表明,该设计方法简单、行之有效,可供多机多桨的渔船推进装置设计参考。     

某工程船坐底工况底座基梁载荷计算及船体结构强度校核

考虑工程项目需要混凝土预制件必须在工程船处于坐底状态时滚装上船的要求,将底座基梁所承受的载荷作为底座基梁的设计要素之一。同时,认为船舶处于坐底状态时船体梁的强度问题是工程成败的关键因素。通过有限元方法求解各底座基梁所承受的压力,并将其作为底座基梁的设计前提,同时完成船体梁的强度校核。     

B型独立舱支撑结构的计算分析

考虑到采用B型独立舱的船舶独立舱的支撑结构设计的重要性,根据支撑结构承受载荷特点,通过弹簧单元模拟支撑结构中的垫木以获得支座强度校核时的载荷数据,将该载荷施加在支座的有限元模型上进行计算分析,对支座进行强度校核及优化,从而获得合理的支撑结构型式。     

侧向受载时船舶屈曲临界载荷数值的计算方法

传统Rankine源计算法对侧向受载船舶,屈曲临界载荷数值计算误差较大。对此,提出船舶屈曲扰动势临界载荷数值计算方法。建立船舶扰动势边界积分方程,计算船舶总体扰动势载荷值,对载荷值进行线性处理,将总体扰动势转变为侧向扰动势,对侧向扰动势进行自由面条件离散,获取船舶侧向受载时,屈曲临界载荷数值。仿真实验数据表明,与传统Rankine源计算方法相比,设计的扰动势临界载荷数值计算方法,计算纵向屈曲临界载荷值计算误差缩小19%,横向屈曲临界载荷值计算误差缩小27%,屈曲载荷数值计算精确率更高。     

大型船舶折叠式舱口盖结构优化

传统舱口盖结构设计方法下,盖板失稳临界载荷偏低,致使连接滑轮位置过密,影响舱口盖的固定性,因此对大型船舶折叠式舱口盖结构优化设计。该设计对舱口盖加筋,提升单块盖板承受载荷的能力;计算盖板受压屈曲,根据提升后的载荷值预设滚轮位置;计算载荷压力和摩擦力影响下,滚轮的承载力和轴向力,校正滚轮在折叠式舱口盖上的衔接节点。实验结果表明,与传统设计方法相比,此次提出的优化方法设计的舱口盖与导轨之间的契合度更高。由此可见,该设计满足当前大型船舶折叠式舱口盖的设计要求。     

不同参数下船舶运输前缘阻力的数值模拟研究

为了提高船舶运输的动力性能,进行船舶运输运动力学分析,构建不同参数环境下船舶运输前缘阻力的数值模型,采用阻尼力载荷评估方法进行船舶运输前缘阻力数值分析研究,提出一种基于延性力学评价的船舶运输前缘阻力仿真模型,构造船舶运输前缘阻尼的约束参量模型,采用刚度强化约束机制进行运动力学建模,结合自适应解耦构件力学评估方法,实现不同参数下船舶运输前缘阻力的数值量化评估和自回归分析,提高力学参量估计的准确性。仿真结果表明,采用该模型进行船舶运输前缘阻力参数评估的准确性较高,实现对不同参数下船舶运输的运动力学优化建模,以此指导船舶流体力学设计。     

船舶结构强度分析中的分布载荷离散化研究

船舶结构强度分析是船舶设计中的重点环节,合理的船舶结构设计对于保证船舶安全性和稳定性起到至关重要的作用。有限元分析是船舶结构分析的一个重要方法,载荷的离散化是有限元分析的一个重要步骤,而船舶受到的分布载荷较为复杂,增加了分布载荷离散化的难度。本文针对某型船舶的结构有限元分析中分布载荷较为复杂的问题,提出一种载荷的离散化方法。将该方法应用到载荷计算中,并与仿真计算进行对比,验证了离散化方法的有效性。     

基于CFD的某内河游船风载荷系数计算

为获得船舶风载荷系数的准确计算方法及其在不同风向角下的分布规律,以某内河船舶为研究对象,对船舶水上结构表面风场风压进行数值模拟,得到不同风向角下的风载荷系数,将计算结果与Fujiwara和Blendermann方法对比,结果表明,k-εRealizable湍流模型在计算风载荷系数时准确度较高;随着风向角变化,船舶风载荷系数变化较大;所采用的数值计算方法及网格形式可较好预报游轮风阻力。     

船体结构强度评估的非线性设计波法研究

介绍了一套基于非线性设计波法的船体结构强度评估方案,并以某深水多功能水下工程船为例:基于谱分析方法确定设计波参数;采用DNV船级社推出的Wasim这一基于Rankine源方法的时域线性/非线性船体运动与载荷预报程序,计算并获得船体在非线性设计波下的运动、载荷时历响应;采用Fortran编写接口程序,将Wasim计算得到的水动力网格上的水动压力信息,通过空间映射及插值,传递到Patran有限元网格上;采用MSC.Patran/Nasrtan这一船舶与海洋工程专业常用的有限元软件,计算获得非线性设计波下船体结构应力时历响应,可与线性设计波方法下的计算结果进行了比较。该研究验证了在船舶结构设计中考虑波浪载荷非线性影响的重要性,可为船体结构基于非线性设计波法的强度评估提供参考。     

围网渔船主桅结构强度直接计算方法研究

美式围网渔船在渔捞作业时,主、辅吊杆受到了力最终传递到桅杆上,桅杆和船体支撑结构受到较大的载荷,受稳性影响,桅杆构件不能过大,考虑桅杆和船体支撑结构的局部强度对安全影响较大.文中采用有限元软件MSC.Patran/MSC.Nastran对桅杆和船体支撑结构的局部强度进行直接计算,并将计算结果与许用应力值进行比较,证明构件强度满足使用要求,此方法适用于围网渔船桅杆和船体支撑结构的局部强度的校核.     

深海采矿钢结构塔架和底座平台的结构设计和强度分析

分析对比深海采矿试验工程装置与海洋石油钻井平台的不同之处,通过对设计载荷的计算和作业工况进行分析,设计深海采矿工程的钢结构塔架和底座平台,采用有限元分析软件ANSYS对塔架和底座平台进行建模和静力结构强度分析。计算结果表明,该塔架和底座平台设计满足深海采矿的特殊作业需求,可为后续深海采矿工程塔架和底座平台的功能设计、结构优化和总体布局优化等提供参考。     

极地双向破冰船艉部线型适应性分析北大核心CSCD

[目的]为保证极地双向破冰船的破冰航行能力,需重点开展该类船舶的艉部线型设计。[方法]通过调研大量现役极地船舶和梳理现行规范,研究吊舱推进单元的冰载荷作用模式以及冰在船舶作用下的破坏过程,进而开展吊舱推进式极地船舶艉部线型的关键设计特征参数分析与适应性分析。[结果]研究结果表明,艉封板倾角将直接影响破冰时船体作用于海冰的水平分力和垂直分力,可适当增加该倾角以有效引导海冰的弯曲断裂;W型艉封板横剖线型可以调和流场优化与碎冰外排效率之间的矛盾;吊舱安装底座可以发挥一定的破冰作用,但将影响吊舱流场;艉鳍对船尾流场和碎冰外排也存在较大影响。[结论]研究成果可为吊舱推进式极地船舶艉部线型的适应性优化设计提供参考。     

韩国玻璃钢渔船船体结构设计余量及其环境负荷分析

在韩国注册的船舶中,总吨不足30的小型船舶约占90%,其中大部分为玻璃钢渔船。为了减少这些小型船舶的温室气体排放,韩国实施了一系列措施,但并没有像IMO MARPOL法规一样强制实行,所以效果并不明显。通过比较韩国玻璃钢渔船设计规范与其他国家船舶设计规范,分析韩国渔船结构设计余量和因设计余量导致的船体建造原材料增加对大气污染的影响,确认船体减重对改善玻璃钢船舶环保性能的可行性。研究结果显示,对于船体结构设计,韩国玻璃钢渔船设计规范,没有考虑纤维含量与积层板力学性能的关系,同时没有考虑船型、结构布置等参数对设计载荷的变化。因此,相比其他国家船舶设计规范,按照韩国玻璃钢渔船设计规范设计的船体结构存在较大的设计余量,会加速全球变暖和臭氧层破坏。     

基于谱分析法的船舶结构疲劳强度评估

  目的  常规疲劳损伤谱分析法只考虑了线性波浪载荷对疲劳寿命的影响,对于大外飘型船舶,如何考虑非线性砰击载荷的影响成为疲劳损伤计算的难点。  方法  首先,采用非线性时域方法计算船体总弯矩的时历分布;然后,结合雨流计数法,统计出船体节点在非线性砰击载荷下的疲劳应力范围分布,进而得到船体节点考虑非线性砰击载荷影响的疲劳损伤;最后,将其与线性波浪载荷产生的疲劳损伤予以对比,计算非线性砰击弯矩对某大外飘型船舶疲劳总损伤的放大系数。  结果  经计算,考虑砰击载荷后,疲劳损伤放大约40%。  结论  采用该计算方法对具有严重砰击载荷的船舶进行疲劳损伤计算具有实际参考意义。     

桁拖渔船主吊杆及主桅支撑结构强度分析

为分析桁拖渔船舷外起网至船内卸网过程中船体结构应力的变化情况并提出渔船主桅的设计安装注意事项,参照《船舶与海上设施起重设备规范(2007)》和《钢质国内海洋渔船建造规范(2019)》,采用MSC.Patran分别建立38 m钢质桁拖渔船主吊杆及主桅支撑等结构的有限元模型,在考虑主吊杆本身质量、风载等载荷和渔船作业工况横纵倾的情况下,对主吊杆进行典型工况下的结构强度分析并读取其与主桅连接点的约束反力并加载至相应模型中,进而对渔船主桅支撑结构的结构强度进行分析。结果表明:在各工况下吊杆及主桅构件结构应力强度满足规范要求,同时单根钢丝绳受力时的主吊杆应力明显大于两根钢丝绳受力时的应力。     

双燃料船舶LNG球罐鞍座设计及其安装研究

船舶在营运过程中会受动载荷、静载荷以及突发载荷(如碰撞载荷)的综合作用,导致LNG燃料罐鞍座的受力分布极为复杂,所以确定鞍座的受力分布,成为LNG燃料罐鞍座设计及其安装的关键。该文通过研究双燃料船C型独立燃料罐与鞍座之间的受力方式,结合《使用气体或其他低闪点燃料船舶国际安全规则》(IGF规则)和CCS《散装运输液化气体船舶构造与设备规范》,提出了一种鞍座载荷叠加的计算方法,解决了鞍座及周边结构的设计问题。并给出了安装的注意要点。为此类球罐鞍座设计及安装提供一定的技术参考。     

砰击对大型船舶波浪载荷的影响研究

随着船舶向大型化发展,各船级社规范提供的船舶波浪载荷计算公式并不能充分表征与其密切相关的因素。大型船舶一般具有超规范船长、大艏部外飘结构、较高航速等特点,容易导致舰船砰击现象的发生,它是船舶设计波浪载荷确定的重要因素。以某大型船舶为对象,依据CCS规范、GJB/Z119指导性技术文件、船体结构设计准则计算方法,用实例计算分析了船舶波浪设计载荷。利用模型试验的方法研究了大型船舶波浪载荷与砰击载荷组合特征的变化,分析了船舶外飘角和刚度变化对砰击载荷的影响。研究结果可为大型船舶波浪设计载荷的合理确定提供参考,也可为相关船舶波浪载荷标准规范的制修订提供借鉴。     

多轮印载荷下车辆甲板板厚设计研究

  目的  船舶上装载物的搁置脚与甲板之间存在着复杂的接触关系,不能简单地将搁置脚载荷视作均布载荷来处理。为探讨在搁置脚载荷作用下船舶甲板结构的压力分布,  方法  以某大型装备的搁置脚为例,首先采用有限元方法对其进行非线性接触数值计算,并分析在甲板板上的压力分布特征。然后,通过实验验证搁置架与甲板的接触力分布规律,并在此基础上提出一种运用等效轮印载荷代替搁置脚载荷的简化计算方法,以此将复杂的非线性接触计算转化为线弹性计算。  结果  结果表明,搁置脚与甲板之间的接触力主要分布在强横梁处和搁置脚前端,其中搁置脚前端的接触力使甲板板具有较大应力,该应力约占总载荷的25%;实验结果与数值计算结果吻合较好。  结论  所提简化计算方法对此类甲板设计及强度计算具有较好的实用性。     

救生船A型门架基座及加强结构优化

研究了A型门架基座及加强结构的外载荷,采用有限元法计算了结构在各载荷组合工况下的应力。根据计算结果对结构进行了优化设计,从优化结果可见应力分布合理,强度均满足相应的应力衡准要求。该研究方法可为类似船舶的基座及加强结构设计提供技术支撑。