船首-冰层碰撞下的船体结构变形及损伤模式演化

基于非线性有限元方法模拟船首-冰层碰撞动态过程，从船体结构吸能、应力场分布、结构变形和损伤演化等角度研究不同碰撞场景下的船-冰相互作用响应特征，总结得到碰撞角度、碰撞部位和冰层厚度等因素对船首结构吸能、结构变形和损伤模式演化的影响机理。研究结果表明：在船-冰碰撞过程中，船体外板先发生变形，随后靠前的纵骨面板和腹板倾覆、断裂；随着撞击的深入，肋板倾覆，外板剧烈弯曲甚至损伤，外板为主要的吸能构件，甲板纵骨和甲板纵桁吸能最少。     

维修过程中船体外板焊缝开裂原因及对策

在船体外板的更换过程中，船体外板与船体板架（船体肋骨、纵骨和纵桁）以及新旧船体外板之间的焊接问题是船体维修过程中面临的主要问题。在某艇的维修过程中，共更换外板48块；材质为3C钢，屈服强度为235MPa，板厚为6mm；采用J422焊条进行焊接，结果有15处焊缝出现裂纹，占总更换外板数的31．2％。几乎所有开裂的焊缝都是在焊接一面结束后，在另一面开槽时出现开裂。随后经调整焊接材料和焊接过程成功进行修复，但如何总结经验教训，及时查找问题症结所在，对于确保焊接质量，提高焊缝的一次合格率；提高维修效率，降低维修周期和成本；达到提高装备使用效率和部队战斗力的目的，是非常迫切和必要的。     

合理排板 正确用料

货船主体扳架结构中的钢板排列,既要根据在实船结构中的对接板缝和构件角焊缝错开的原则,又要参考我国现有的船用钢板系列的生产规格进行合理的排列,我国现有船用钢板一般定尺为:宽1.5、1.8米,长6、8米。既能充分利用钢板的最大尺度,减少板的拼接焊缝,提高效率,还可节省钢材,降低成本。如某艘有三个货舱3000吨级的中型沿海尾机型散装货船,长7.85米左右的一些货舱双层底分段,为两舷设置边水舱和便于散货卸装,内底边板设计成倾斜型节点(见图)。内底全宽11.6米,其展开尺寸宽12.52米,长7.85米。其中,舭部升高结构双折边的内底边板展开宽度选取为1785毫米。因此采用平直部分5张,     

外壳板采用纵骨加强的双层加肋圆柱壳水下声辐射分析

建立了外壳板加纵骨的双层加肋圆柱壳水下声辐射计算方法，计算模型采用Donnell壳体理论，考虑了环肋、舱壁和实肋板对内外圆柱壳的径向、切向、纵向反作用力以及纵向反弯矩，利用傅氏变换和模态展开在波数域建立了计算模型的声弹耦合控制方程。推导了所有结构部件以及水介质的速度阻抗表达式，采用数值计算方法在波数域求解出径向振动速度，利用稳相法得到远场辐射声压。研究表明，如果纵骨沿圆周均匀排列，则纵骨的存在不导致圆柱壳周向模态耦合，纵骨加强的双层圆柱壳水下声辐射计算可以大大筒化。采用文中方法研究了环频率以下外壳板加纵骨的双层加肋圆柱壳水下声辐射特性，计算表时：在较低的频率段，外壳板采用纵骨加强使双层加肋圆柱壳水下辐射声压增大；增大纵骨刚废，结构辐射声压也相应增大；纵骨间距对双层加肋圆柱壳水下声辐射影响比较复杂，辐射声压谱随纵骨间距变化较大，而总声级变化不明显。     

薄膜型LNG船交变温度载荷下疲劳分析

海上环境引起的船体外板温度昼夜交替变化及装卸载会造成薄膜型LNG船温度应力交替变化。采用综合温度折算法确定船体外板典型昼夜温度,并针对薄膜型LNG船温度场分析建立三舱段有限元模型及底边舱折角区域精细模型,采用子模型法计算出各典型温度下的结构温度应力。研究结果表明底边舱折角处温度应力与船体外板水线面上下的温度差异呈良好的线性关系,船体外板温度的日周期性变化及装卸载引起的温度交变应力对船体结构疲劳强度影响不大。     

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。     

货舱双层底舭部升高结构的工艺性

一些以运输煤炭、砂石、盐、化肥、谷物等的散装货船,为了便利散装货物的装卸作业,一方面货舱口设计成甲板大开口,另一方面货舱双层底的舭部采用升高结构,使内底边板倾斜升高,以利散装货物下滑。有些货船为了压载航行和调整稳性和纵倾,使其在各种装载工况下,得到良好的稳性,保证船舶航行安全性,除设置双底层压载水舱外,在货舱左右舷设置舷侧边水舱,其纵舱壁形成船体双壳结构。这不仅有利于船舶扭转强度,而且有利于舷侧结     

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。     

大型汽车运输船外底板抗屈曲方案分析

大型汽车运输船外底板尺寸主要由横向屈曲强度决定,以入级美国船级社(ABS)的某7500 CEU PCTC为例,建立舱段有限元模型,结合规范要求分析增加板厚、加密纵骨和加横向筋等3种抗屈曲方案对外底板结构重量的影响.结果表明:从结构重量的角度衡量,增设横向筋方案增重最小,加密纵骨方案次之,增加板厚方案增重最大.受规范最小板厚要求的制约,随着纵骨间距减小或横向筋数量增加,外底板结构总重量呈现先降低后增加的趋势.     

纵骨对环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的影响

肋间壳板失稳是潜艇耐压壳体失稳的重要形式之一,加设纵骨是提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的有效方法。通过理论计算,得出以下结论:加设纵骨可以提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性,且α值越大,效果越明显;加设纵骨后的环肋圆柱壳在肋间壳板失稳时,纵向失稳半波数等于1,周向失稳波数大于10,且纵骨尺寸越大,周向失稳波数越大;失稳临界压力随肋距的减小而增大,随纵骨尺寸的增加而增大。     

纵骨对环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的影响

肋间壳板失稳是潜艇耐压壳体失稳的重要形式之一,加设纵骨是提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性的有效方法.通过理论计算,得出以下结论:加设纵骨可以提高环肋圆柱壳肋间壳板稳定性,且α值越大,效果越明显;加设纵骨后的环肋圆柱壳在肋间壳板失稳时,纵向失稳半波数等于l,周向失稳波数大于10,且纵骨尺寸越大,周向失稳波数越大;失稳临界压力随肋距的减小而增大,随纵骨尺寸的增加而增大.     

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。     

新型1200箱B型船外板展开优化设计

纵缝布置是外板展开中最重要的环节，纵缝布置是否合理，直接影响到原材料的节约与否、外板加工和装配的难易程度，船壳外形是否美观及船体建造质量的优劣等。     

纵骨与横向构件相贯切口的分析与试验

用三维有限元法分析了腹板焊接型切口结构的应力分布，并进行了静载压缩（三点弯曲）对比试验。结果表明，对于腹板焊接型切口，只在切口处加补板与只在切口下端加防挠材这两种纵骨通孔抗裂纹强度相当，为造船生产中合理、经济地选用纵骨通孔加强形式提供了理论参考依据。     

耐压液舱精细化分析与骨材变刚度设计

在有限元计算中,由于网格量的限制往往无法得到应力梯度较大位置的应力精确值,为解决此问题,基于外置式耐压液舱,采用子模型方法来提高计算精度,对规范与有限元结果差异较大的特征应力进行精细化分析,给出合理解释。基于子模型方法对纵骨进行变刚度设计,对纵骨自由翼缘上的总应力进行讨论。结果表明,纵骨变刚度设计效果明显,横舱壁根部纵骨自由翼缘上的总应力降低了26.43%,实肋板根部纵骨自由翼缘上的总应力降低了32.55%,变刚度设计是重量成本较低的降低纵骨自由翼缘总应力的可选方案。     

计及侧向载荷作用的纵骨梁柱多跨失稳载荷-端缩曲线确定方法

针对现有船体梁极限承载能力计算的Smith法不能计及侧向载荷作用的问题,本文提出了一种考虑侧向载荷作用下板架变形的纵骨梁柱失稳的屈曲载荷计算模型和方法,推导了计及侧向压力对板架影响的纵骨梁柱屈曲载荷-端缩曲线公式。进行了纵向与侧向载荷共同作用下三个板架的极限承载力计算,分析讨论了侧向载荷、板架参数等对纵骨梁柱屈曲极限强度的影响规律。应用本文方法编制了考虑侧向荷载作用的船体梁极限强度程序,进行了实船的计算和对比分析。     

大型集装箱船箱脚区域的裂纹及加强结构

集装箱箱脚区域没有加强结构或是加强结构强度不足都会导致船体结构变形产生结构裂纹。大型集装箱船的箱脚区域典型加强结构由复板、内底板或平台板、实肋板、纵骨、箱脚加强肘板和箱脚加强小筋等结构件组成。     

74500t散货船船体结构设计改进探讨

作者阐述了74500t散货船船体主体结构设计上的8点改进。探讨了上层建筑围壁板厚度及振动，最后对实船船体设计中的修改，提出了修改的建议：1)双层底纵桁板厚度不能分割过细；2)尾柱纵向垂向板格不能划分过小；3)上层建筑结构中，调整加大窗孔区内上下右左扶强材的的间距；4)设计人员应熟悉IACS的要求。     

由圆环板正交连接的双层变厚度带肋圆柱壳整体结构矩阵分析

利用圆环板与内、外圆柱壳正交连接的变形协调条件，把每跨双层壳作为整体，建立双层 圆柱壳段的平衡方程，并叠加环肋骨、中间支骨、纵筋的刚度。运用相关矩阵分析手段和相邻 壳段的连续条件，将壳段平衡方程组集成待定参数的总体方程。该方法可以准确求解双层圆 柱壳结构任何部位、构件的挠度和应力     

双层变厚度带肋圆柱壳的整体结构矩阵分析

本文提出了均匀外压下的由圆环板正交连接的双层变厚薄壁圆柱壳的整体强度解析计算方法，利用圆环板与内、外圆柱壳正交连接的变形协调条件，把每跨双层壳作为整体，建立双层圆柱壳段的平衡方程，运用相关矩阵分析手段和相邻壳段的连续条件，将壳段平衡方程组集成待定参数的总体方程。从壳体封端的边界条件出发，计入不同规格的环肋、纵筋、中间支骨、圆环板及其径向筋、周向筋等构件的刚度，囊括了结构纵向上的全部性能，该方法可以准确、简便地求解从单层壳到双层壳各跨段任何部位、构件的挠度和应力，并捕捉结构的薄弱部位。