板架弯曲二次应力对纵骨疲劳评估影响的研究

为了验证散货船、油船协调共同规范(HCSR)中在计算纵骨疲劳寿命时不考虑板架弯曲纵骨二次应力的合理性,讨论两种二次应力的计算方法,分别对散货船和油船板架的纵骨的二次应力进行计算,通过对是否考虑纵骨二次应力计算得到的疲劳寿命进行对比,验证HCSR中简化算法计算纵骨疲劳寿命的合理性。     

破损船体总纵弯曲强度的修正等值梁法

破损船体破口处存在应力集中,等值梁法不能解决破口应力集中问题。用有限元法研究了船底加筋板格破口的应力分布规律,分析了在矩形、尖角矩形、圆形三种典型破口下的应力集中系数,将破口的应力集中系数分解为平板应力集中系数和骨材作用系数,根据它们的递变规律,提出应力集中系数的一种简化的算法;考虑破口的初始应变和破口进入非弹性阶段后材料的非线性,对破口弹性应力集中系数进行修正并拟合了修正公式;最后提出了采用等值梁法求船底基准应力,结合破口的应力集中系数和破口应力分布规律来计算破损船体总纵强度的方法,对等值梁法的计算结果进行修正,使破损船体强度校核更加真实可靠。算例表明该方法简单可行且具有较好的精度。     

HCSR疲劳评估中舱壁位移引起的纵骨端部附加应力研究

以3型目标船为样本,通过理论推导和实船计算,对散货船油船协调共同规范(HCSR规范)疲劳简化算法评估中舱壁位移引起纵骨端部附加应力(公式法和系数法)进行分析,结果表明:理论公式法适用于散货船,不适用于油船;油船应采用系数法。     

两种纵骨端部连接形式的疲劳强度分析

介绍纵骨端部连接形式的应力集中系数替代设计方法,并采用该方法对船舶结构设计中常用的两种纵骨端部连接形式(简称Type AType B)以及H-CSR规范纵骨端部连接形式应力集中系数表格中的Type 2Type 4进行研究,对比不同纵骨端部连接形式对应力集中系数和纵骨疲劳寿命的影响,分析对腹板加强筋屈服强度的影响,证明使用Type 2Type 4替代Type AType B形式计算纵骨疲劳强度是可行的。     

散货船底部纵骨防倾肘板节点疲劳优化研究

为了提高CSR(BC)规范下散货船底部纵骨在防倾肘板连接处的疲劳寿命,采用有限元法比较几种不同切口形式在热点处的应力集中系数,确定其中有效的几种形式,使用共同规范的直接计算法予以证明,为便于使用,针对这些切口形式给出在CSR(BC)简化计算法中可以参照使用的系数。     

基于人工蜂群算法的油船舯剖面优化设计

人工蜂群算法(ABC)是模仿蜜蜂行为提出的一种优化方法,通过各人工蜂个体的局部寻优行为,最终在群体中使全局最优值凸显出来,有着较快的收敛速度[1]。本文基于HCSR规范,以中剖面净面积最小为优化目标,以区域纵骨间距个数、板厚、型材尺寸、板缝位置为设计变量,采用ABC算法,建立了适用于油船的中剖面优化设计模型。以一艘32000DWT油船为例,对其进行了优化设计,优化结果验证了人工蜂群算法用于船舶中剖面结构优化的可行性和高效性。     

PLUS船级符号的穿梭油轮疲劳强度分析

针对PLUS船级符号在穿梭油船上的应用问题,采用热点应力法对某穿梭油船进行疲劳强度规范校核。通过建立目标范围内的纵骨-强框连接结构的半名义应力模型,选取应力集中系数计算其疲劳热点应力,结合相应的S-N曲线分别评估其高周和低周疲劳损伤,校核其联合疲劳损伤。结果发现,高低周疲劳对目标结构的疲劳损伤都有贡献,满足HCSR疲劳要求的结构仍有节点不满足PLUS要求。PLUS计算必须考虑高低周疲劳损伤,满足该符号的要求能有效提高穿梭油船结构的疲劳强度。     

基于HCSR规范计算海况对疲劳寿命的影响研究

相关资料表明,航行于北大西洋的船队数量占所有船队比例很小,而航行于全球或更低海况的船队数量比例较大,HCSR规范选取北大西洋海况为计算海况。本文基于谱分析的直接计算理论并以13型船为目标船,计算HCSR规范需强制校核热点和纵骨端部在不同海况下（全球和北大西洋海况）疲劳寿命的比值。结果表明：计算海况对疲劳寿命有较大的影响（比值为2左右）,HCSR规范中的海况假定对评估结果保有余量。     

潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力的板壳有限元公司

本文用有限元方法给出了潜艇全实肋板带纵骨式耐压液舱结构应力分布规律，指出了在这种结构中的应力存在着明显的非轴对称特性，说明了局部加厚耐压船体壳板可明显降低应力集中程度，在耐压船体上加设纵骨对地降低轴向弯曲应力有良好作用。     

纵骨穿过舱壁板的开孔应力集中系数

疲劳裂纹各方面一往发生在船舶结构的局部高应力区，而疲劳分析结果通常取决于任何准确确定结构的应力集中系数，本文研究为铺设纵骨而在舱壁板上开孔的应力集中，采用有限元方法对预先给定的结构进行应力分析。基于有限元计算结果给出了舱壁板典型开孔（参见ABS油船规范）的应力集中系数表。     

降低FPSO含裂纹焊接结构应力集中系数的焊接修理形状的研究

对焊缝处出现的裂纹进行焊接修理,以阻止其进一步的扩展,这一方法能够有效地延长FPSO焊接结构的疲劳寿命.考虑到应力集中而造成的疲劳寿命的降低,要谨慎选取焊接修理所采用的形状和尺寸,避免产生过高的应力集中.在本文中,研究了不同几何形状和尺寸的二维焊接修理切口的应力集中系数,如抛物线型和椭圆型等,并与相类似尺寸的U型切口进行了比较.当切口的表面半宽长于其深度时,椭圆型的裂纹修理切口具有更低的应力集中系数.将椭圆型的焊接修理形状用于补板与纵骨的连接处,以计算进行焊接修理消除裂纹后结构的最大主应力.结果表明,在消除产生的裂纹以后,含焊接修理切口的结构可以恢复到初始的应力状态.     

散货船甲板纵骨端部连接的应力集中因子计算

针对某纽卡斯尔型散货船的甲板纵骨端部连接节点提出4种设计方案,通过精细网格有限元分析,得到各设计节点的应力集中因子,并相互比对及与规范值比较,验证规范值的不合理性,找出最佳的设计节点和应力集中因子取值方法,使甲板纵骨端部连接的疲劳强度更易满足规范要求,进而优化钢料重量,为今后散货船纵骨端部连接节点的设计和疲劳校核提供参考.     

浅析HCSR最小厚度要求对油船的影响

HCSR共同结构规范于2015年7月1日强制生效.HCSR最小厚度要求整合了原CSR油船和散货船的要求,相对油船来说,HCSR最小厚度的要求比CSR要求更高,将导致原来符合CSR的油船设计不再满足HCSR.本文特分析HCSR最小板厚对现有船舶的影响.     

超大型集装箱船纵骨贯穿孔的形状优化

基于在外板纵骨与横向肋板连接处的贯穿孔是疲劳裂纹的多发地带,以某超大型集装箱船为例,介绍了船体外板纵骨贯穿孔的受力状态,并基于谱分析方法,对该型船舭部外板纵骨贯穿孔结构进行了疲劳强度分析。通过比较不同结构形式贯穿孔的疲劳寿命和不同结构形式纵骨贯穿孔的优缺点,总结并提出了超大型集装箱船纵骨贯穿孔结构形式的设计要点。     

目前船体结构设计中存在的问题及探讨

着重讲述三个问题；一是下层甲板边板上最外边一根纵骨与外板之间应设置横向骨材，以提高舰艇撞击能力，二是外板上的纵骨（球扁钢）钢头应向上，便于流水和施工；三是内底边板上的纵骨应设置在内底边板上的纵骨应设置在内底边板上面，便于施工，增强内底边板的强度，牢固地连接肋骨的下端。     

船体板架纵骨错位对焊接变形及应力的影响

在船体板架的焊接工序中,由于制造误差产生的纵骨错位问题对焊接过程及焊接质量产生不利影响。以典型船体板架为例,在纵骨强制对齐的基础上采用顺序耦合的热弹塑性有限元法对其焊接过程进行数值仿真分析,研究纵骨错位量对焊接变形和应力的影响规律。结果表明,随着错位量的增加,错位纵骨两侧板格焊接变形分布的不对称性逐渐增强,左右两侧板格变形差值最大可增加3.7倍,且当错位量一定时,外板厚度越小纵骨错位的影响越大。此外,纵骨强制装配产生的应力与板架焊后残余应力均随错位量的增大而增加,当错位量为10 mm时,残余拉应力与压应力分别是纵骨未错位情况下的4.4倍与4.9倍。     

水面舰艇纵骨架式板格临界应力计算方法

针对当前水面舰艇相关标准中缺少临界应力规范计算方法的问题,依据经典船体梁弯曲理论和板壳稳定性理论,对船用标准的普遍适用性进行了分析,对简化计算公式的可行性进行了研究,结果表明静力平衡法得到的纵骨架式板格临界荷载系数可能是简化计算法和CCS法的2倍以上,可见简化计算法和CCS法对临界应力的计算过于保守。     

潜艇纵骨式全实肋板耐压液舱壳板强度计算方法研究

本文把纵骨式实肋板耐压液舱和对应的耐压船体看成一弹性体,在求解实肋板传递系数的基础上,研究了液舱壳板的强度计算方法。处理时根据壳板尺寸和所受载荷情形确定了相应的壳板边界条件和计算公式,公式中考虑了壳板膜应力的影响。     

LNG船纵骨端部表面裂纹疲劳扩展寿命计算

基于断裂力学的裂纹扩展方法预报液舱纵骨端部的疲劳寿命。采用有限元软件对液舱纵骨端部节点处表面裂纹应力强度因子进行系列计算,并在BS7910经验公式的基础上拟合出趾端的应力强度因子修正系数经验公式。将采用该公式得到的结果与有限元计算结果相对比,结果表明二者能较好地吻合,该公式可应用到类似端部结构裂纹扩展应力强度因子的计算中。按挪威船级社(Det Norske Veritas,DNV)规范的要求组合热点主应力幅值,并按降序对各载荷块构造液舱疲劳热点载荷谱,结合修正公式系数经验计算液舱纵骨端部趾端的裂纹扩展寿命,预报的疲劳寿命满足要求。     

潜艇外部耐压液舱结构型式研究

讨论了潜艇外部耐压液舱可能的结构形式。指出了传统的全实肋板外部耐压液舱、耐压船体壳板应力集中较严重，轴向应力很大。指出了加强液舱南板难以降低耐压船体壳板应力，反过来，加强耐压船体壳板也难以改善液舱壳板的应力状态。指出了液舱壳板加纵骨的全实肋板同心双层圆柱层是一种优良的耐压液舱新型结构型式。