夹层结构玻璃钢游艇整船结构强度有限元分析

目前各大船级社普遍缺乏新颖玻璃钢艇体结构强度的计算规范,因此设计者需要直接计算艇体结构强度。在研究玻璃钢游艇的基础上,用ANSYS软件建立全船有限元模型,采用层合壳单元处理复合材料和复合材料夹层结构并计算分析整船结构强度。分析中所采用的方法对于正确地进行玻璃钢游艇整船直接计算具有指导作用和实用价值。同时所采用的冲击力和水动力加载方法可应用于其他类型的高速艇结构强度的有限元分析。     

夹层结构玻纤增强塑料双体船直接计算分析

考虑到夹层结构玻纤增强塑料船舶的结构强度数值仿真分析方法与一般钢质海船不同,采用层合板单元模拟玻璃钢复合材料和复合材料夹层结构,并参照中国船级社《海上高速船入级与建造规范》2015的最新要求,对某玻璃钢夹层结构双体游艇进行总强度有限元计算分析及评估,并对不满足规范要求复合材料构件提出改善夹层纤维增强建议。文中采用的分析方法和提出的建议,可为复合材料船舶的结构设计提供参考。     

小型玻璃钢开敞艇结构强度分析

基于大型通用有限元软件Patran/Nastran,采用层合板复合材料处理玻璃钢复合材料和复合材料夹心结构,计算分析520开敞玻璃钢游艇在满载状态下最大航速航行时艇体结构受力情况。对比两种不同约束状况下的应力和变形,并与航行试验时观察到的变形结果相比较,证明该计算结果的可靠性。     

游艇用玻璃钢组份匹配及PATRAN软件的模拟分析

根据玻璃钢游艇对材料的使用要求,以平板为例,通过运用PATRAN有限元软件对构成平板的不同玻璃钢复合材料进行计算分析,寻求最优方案,进而确定玻璃钢材料的类型。     

玻璃钢双体游艇结构可靠度设计

可靠度设计可以较为真实地反映结构安全状态,现已成为结构设计的重点方法之一。本文以一艘玻璃钢双体游艇为例,通过频域水动力分析确定其最危险航行工况,进而对研究对象进行结构应力分析与可靠度计算。在满足可靠度安全要求的基础上,通过改变艇体铺层厚度对双体游艇进行轻量化设计。设计结果显示轻量化效果达到29.1%,优化设计结果良好。该种基于可靠度的设计方法对复合材料船艇结构设计具有一定的参考价值。     

玻璃钢／复合材料在舰船中的应用

本文对世界各国玻璃钢／复合材料在舰船中的应用情况作了综合性阐述。首先从船用纤维增强材料的特点出发，简述了世界各国玻璃钢／复合材料在舰船方面的研制概况，然后较详细地分述玻璃钢／复合材料在游艇、渔船、救生艇、高性能船、军用舰艇以及其它舰船部件中的应用。     

关于玻璃钢游艇稳性计算中的几个问题

本文根据对珠江三角洲地区多艘玻璃钢游艇的稳性校核结果，提出玻璃钢游艇稳性计算和使用中应注意的几个问题。     

我国首部《游艇建造规范》八月一日生效

由中国船级社编制完成的《游艇建造规范》（2008），将于今年8月1日生效。这是我国首部游艇建造规范，将对我国方兴未艾的游艇市场起到积极作用。《游艇建造规范》（2008）适用于艇长20米以下的钢质、玻璃钢和铝合金材料的游艇，对游艇的艇体结构强度、轮机和电气装置等提出了具体的技术要求，也明确了游艇符合性检验的方式、     

我国首部《游艇建造规范》8月1日生效

由中国船级社编制完成的《游艇建造规范》于2008年8月1日生效。该规范适用于艇长20m以下的钢质、玻璃钢和铝合金材料的游艇，对游艇的艇体结构强度、轮机和电气装置等提出了具体的技术要求，也明确了游艇符合性检验的方式、程序和证书类别。是中国船级社开展游艇符合性检验业务的技术依据，也是我国签发游艇适航证书的依据之一。     

玻璃钢游艇船底结构振动特性分析

为分析玻璃钢游艇艇底结构的振动特性,文章采用有限元法对玻璃钢艇底结构进行模态分析,分析横纵肋板厚度对结构振动的影响。结果表明:增加横肋板厚度会使艇底结构固有频率减小,而纵肋板厚度增加造成艇底结构固有频率升高;建造游艇时,更应注意肋板的选取对艇底结构振动特性的影响。     

金属夹芯板替换传统板筋结构的研究

为实现金属夹芯结构甲板对传统板筋结构甲板的替代,采用有限元软件计算金属夹芯结构的失效模式,找到替代传统加筋板强力甲板的金属夹芯结构腹板面板设计要求准则,并在满足该准则要求的前提下以4种优化原则为筛选条件,通过枚举法对比整体欧拉应力,得到最佳的金属夹芯结构替代方案。当以传统加筋板结构为替换对象时,根据减重和降低高度等工程需求,对金属夹芯基本单元的设计提出3种原则,以欧拉应力最大为前提,原则1为不减高、不减重,原则2为减重、不减高度,原则3为减高、不减重。以板厚度为10 mm,球扁钢型号为10#的加筋板为研究对象,分别得到各设计原则下的最优替代方案。所作研究有助于找到由金属夹芯结构替代不同尺寸传统加筋板的最佳方案。     

轮印载荷下I型夹层板架结构静强度力学性能试验研究

现代舰船的直升机起降时会通过轮胎将载荷作用于飞行甲板的板架上,这种载荷通常被称为轮印载荷。除此之外,相对于传统加筋板结构形式,I型夹层结构具有轻质、高比强度等优点,是一种可以应用于船舶飞行甲板的新型结构形式。本文针对轮印载荷局部重载和位置不确定的特点,设计了合理的试验贴片方案及加载程序,并将试验数据与理论值对比,分析误差原因,研究I型夹层板架结构的板格在四种典型位置轮印载荷作用下的静强度力学性能。试验结果表明,夹层板架结构在载荷附近测点的应力水平较大,同时其上面板沿船宽方向的弯曲应力大于沿船长方向的弯曲应力,而下面板2个方向的弯曲应力特性与上面板相反。这些结论对于I型夹层板架结构在轮印载荷下的力学性能研究具有重要意义。     

I型金属夹层结构连接构件强度特性研究及灵敏度分析

在国外,激光焊接钢质夹层结构已用于实船,其连接构件的强度特性是尚待解决的关键问题之一.应用有限元分析软件ANSYS,研究2种典型连接构件的面外强度特性及灵敏度.计算中,为降低计算规模,采用MPC壳体连接和子模型分析技术;进行灵敏度分析时,为减少大量方案计算所需的繁琐人工操作,应用Matlab驱动ANSYS,以批处理方式的有限元分析计算各方案的响应值.计算结果显示,在普通焊接接头处存在一定的应力集中.在控制结构重量的条件下,若要降低接头的应力集中系数,对于内嵌方框型连接构件而言,增大连接构件长度和夹层端部面板长度最为有效,增大水平板厚度也有一定的作用;对于外接平板型连接构件而言,最有效的途径是增大连接构件的厚度,并选取合适的连接构件长度.     

四边形蜂窝夹层板的优化设计分析

夹层板结构是近代发展起来的一种比较先进的结构形式,具有比强度高、比刚度大等特点。以某舰船中部双层船底一个纵桁和肋板间距的船底板架单元为基础,在保证夹层板总质量、主尺寸与原板架相同的前提下,建立一系列夹层质量不同的四边形蜂窝夹层板模型。利用仿真算法,从结构损伤、能量吸收的角度分析其抗爆与抗冲击性能。对四边形蜂窝夹层板进行优化分析,得到一种优化模型。     

空爆载荷作用下波形夹层板抗爆结构优化设计

为了提高空爆载荷作用下夹层板的抗爆能力,提升其在舰船和海工装备上的应用程度,本文提出了一种针对波形夹层板结构的优化方法,该方法以结构质量和在爆炸载荷作用下的结构应力、变形以及吸能作为评估标准,利用正交试验筛选出样本点,通过BP神经网络生成夹层板结构参数与评估标准间的响应面模型,用遗传算法对响应面模型进行多目标优化分析,得出全局最优解,形成一套夹层板的优化设计方案,这为夹层板抗爆结构优化设计提供了一种新的设计思路和优化方法。     

粘弹性阻尼夹层板动力特性分析及其试验研究

本文在数值计算和试验的基础上研究了阻尼夹层板的动态特性和振动响应计算方法.在小变形线弹性理论的基础上,构造了阻尼夹层板单元.将三层板都看成Mindlin板单元,以各层的中面为坐标平面建立局部坐标系来建立有限元模型,考虑了偏心阵的作用,大大简化了计算程序.粘弹性采用常复数模型,用求解复特征值的方法求得了其固有频率和损耗因子.在此基础上编制了相应的有限元计算程序,进行了较详细的数值计算与分析,并讨论了粘弹性阻尼层的厚度、模量、损耗因子对结构动力特性的影响,得到了有工程应用价值的一些结论.同时分别对单层铝板、自由阻尼层板和约束阻尼层板进行了模态试验和响应试验,识别了结构的阻尼,验证了理论计算的正确性.本文还给出了阻尼夹层板结构动力响应的一种近似计算方法:将粘弹性材料看成完全弹性的材料,将粘弹性材料的阻尼以比例阻尼的形式给出,利用试验得出或估算公式给出结构模态阻尼,采用直接积分法求解.计算了简谐激励下的响应,并与实测的结果进行了比较分析.结果表明了该计算方法的合理性,为工程近似计算提供了一种简便的计算方法.     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

填充超弹性材料夹层板的抗爆性能研究

夹层板是一种比刚度大、比强度高的结构形式,根据文献将典型加筋板等效为最优夹层板,采用非线性数值方法,对爆炸冲击波作用下方形蜂窝夹层板及填充超弹性材料的方形蜂窝夹层板响应进行数值计算,分析填充超弹性材料夹层对夹层板各部位加速度、速度及位移响应的影响,对比不同爆距下夹层板响应,并分析填充超弹性材料对夹层板吸能的影响。从计算结果可知填充超弹性材料可有效减小爆炸载荷作用下夹层板的响应,减小夹层板面、背板间相对变形。     

泡沫玻璃钢夹层结构板的弯曲强度分析

结合船用泡沫玻璃钢夹层结构的适用理论、有限元分析方法,对基于刚性固定边界条件的泡沫玻璃钢夹层板的弯曲强度计算公式进行推导,给出泡沫玻璃钢夹层板弯曲强度的边界条件修正系数。     

Load-bearing characteristics of marine complex sandwich composites considering unequal elastic modulus in tension and compression

The panel and core materials of sandwich composite usually have the characteristics of unequal elastic modulus in tension and compression. However, in the numerical calculation of sandwich composite, it is usually considered as the material with the same tensile modulus or compression modulus, which often leads to larger calculation errors. The test results show that when the elastic modulus of tension and compression is about 10 times different, the maximum calculated stress and maximum deflection will be more than twice different. In view of the complexity of sandwich composite structure, based on the bi-modulus model of laminated plates, a simplified theoretical formula and numerical calculation method are proposed for bi-modulus sandwich composite structures in this paper. Furthermore, the accuracy of the proposed numerical calculation method of bi-module is verified by the experimental study of composite single-layer plate structure and sandwich composite cabin structure. The results show that the error between the improved numerical calculation method and the experimental measurement results is basically within 6%. Meanwhile, the numerical method based on field variables has wide application range and high convergence, and can be used to calculate complex marine composite structures.