船舶肘板拓扑优化设计北大核心CSCD

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。     

船舶肘板拓扑优化设计

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。     

肘板连接的极限强度分析

为比较各种肘板连接的强度特征,本文用非线性有限元方法计算了４种肘板连接的极限强度。计算中考虑了大位移、材料塑性和装配误差等影响。计算结果表明,按照同一规范设计的４种肘板连接对于正常载荷均具有足够的强度,但相对而言,对接连接比搭接连接具有较高的极限强度。     

加筋圆柱壳开孔围栏肘板拓扑优化设计

[目的]在水下耐压圆柱壳结构开孔围栏与环向肋骨连接处,易出现应力集中。[方法]为此,提出一种开孔围栏与环向肋骨连接肘板拓扑优化设计方法,以有效降低肘板区域的局部高应力。首先,采用子模型技术对连接肘板区域结构进行精细化应力分析;然后,以连接肘板为设计变量,考虑耐压壳板、围栏和肋骨特征点的应力约束,以肘板区域最大应力最小化为目标函数进行拓扑优化,并对拓扑优化结果进行工程化处理,得到最终的肘板形式。[结果]计算结果表明,面板局部加宽的肘板形式可以有效降低应力集中程度;开孔围栏位置横向偏置时,远离中纵剖面一侧的肘板面板加宽长度较大;连接肘板与开孔围栏中心偏置时,肘板面板关于其腹板对称设计即可。[结论]所做研究可为类似结构设计提供参考。     

船体生产设计过程中的结构节点优化

针对船体结构设计过程中结构节点设计不当的问题,提供了典型船体结构节点的优化思路,结合生产现场工艺对腹壁式风道及通风静压箱结构设计提出了针对性的调整优化方案;并以某63500载重吨散货船上层建筑区域结构风道和货舱区域过道甲板结构横梁连接肘板为例,对其优化前后的焊材消耗和综合工时进行对比,结果表明:合理的结构节点优化能够大大降低企业生产施工成本,达到降本增效的目的.     

船舶圆弧过渡肘板节点的屈曲破坏研究

船体构件腹板在连接端部逐渐升高形成圆弧过渡肘板节点,较大的腹板尺寸导致其受弯时易出现屈曲破坏,从而影响船体结构的安全性。以典型圆弧过渡肘板连接的横梁-肋骨节点结构为研究对象,采用极限强度试验与非线性有限元模拟方法,研究肘板节点受弯时的破坏模式、极限载荷以及屈曲过程,讨论肘板臂长、圆弧半径、面板厚度对节点结构屈曲破坏的影响。结果显示:考虑初始缺陷的非线性有限元模拟结果与试验结果一致;根据肘板尺寸的不同,屈曲破坏的位置包括靠近肋骨的横梁腹板区域以及肘板与横梁过渡圆弧处的腹板区域;随着肘板臂长的增加,不同圆弧半径时节点的极限载荷均为先增大后趋于不变;随着圆弧半径的增加,肘板臂长较小的节点极限载荷缓慢上升,肘板臂长较大的节点极限载荷则近似呈线性增长趋势;面板厚度对极限载荷的影响较小,随着面板厚度的增加,极限载荷先缓慢增加后趋于不变。     

多型船体主要构件端部肘板在等载荷条件下强度及疲劳寿命的对比

为比较船体主要构件端部不同连接形式的区别,采用MSC_Patran软件[1],通过有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法[2],在同等载荷条件下,分别对多型肘板连接形式进行常规强度计算以及疲劳强度计算,得出主要船体构件及肘板上的应力分布和疲劳寿命,进行分析对比.     

基于CATIA平台的三维集装箱导轨设计

在集装箱导轨设计中,存在着导轨需要安装的结构剖面多,不同剖面中连接肘板布置复杂,连接肘板种类繁多,重量统计繁琐等问题。该文基于计算机辅助三维交互应用(CATIA)平台,提出一种集装箱导轨的三维设计方法,利用CATIA的知识工程、参数化设计、统一装配等功能,有效提升了设计效率,使设计更加智能化,降低了后期修改工作量。     

基于邻域培植遗传算法的半潜式平台生活楼肘板优化研究

随着半潜式平台的大型化发展,平台生活楼开始参与平台总体变形,在角隅等不连续位置易产生应力集中现象,从而影响平台结构安全。为改善生活楼与主平台甲板连接角隅处的应力集中问题,本文分析了影响生活楼与甲板连接区域危险的波浪工况及应力水平;在应力集中区域,设置连接肘板,并对肘板的尺寸和形状进行参数化建模,基于领域培植遗传算法进行多目标优化求解,分析不同权重比下的优化结果;结合规范要求的典型设计波工况,对优化后的肘板在不同工况下的应力集中改善效果进行评价。本文的相关的优化流程和分析方法可为海洋平台局部结构的优化设计提供一定的参考     

浅谈结构肘板在海工祥设中的应用

肘板是做海工结构详细设计时,考虑应用最多的一种连接件,详细设计人员需要根据不同的结构形式来确定肘板的形式和尺寸,并使这些连接节点并满足规范和入级的要求以及通过入级船级社的审核,最终反映到建造中。     

船体总段对接缝的装配

本文介绍了一种采用专门卡尺划线,总段对接缝用定位马板连接的装配工艺过程。克服了由于划线不正确和坡口内施定位焊等原因而引起的总段对接焊缝缺陷。     

散货船锚机基座及支撑船体结构强度计算分析

建立某散货船绞车与锚机基座及支撑基座的船体局部结构有限元模型,依据规范对基座及船体结构进行直接计算并分析结果。计算结果表明,在甲板上浪、锚机基座承受45%锚链破断力及挚链器受80%破断力等3种工况下,基座及船体结构局部强度均满足规范要求,但基座肘板与甲板连接硬点处及基座腹板下方船体舱壁处应力较大,这些区域在设计时应注意。为此,采用多种方案对基座结构及船体甲板结构进行修改,分别得到各修改方案的基座和船体结构的应力及变形,提出此类基座设计的注意事项。     

基于协调版共同结构规范的应力筛选合理性评估

根据协调版共同结构规范（CSR-H）中应力筛选的要求,选取若干典型区域（如人孔、肘板趾端、水平桁根部、底凳与双层底纵桁或肋板的连接、底边舱斜板与横向底凳的连接、槽条和上部支撑结构的连接、舱口角隅以及船中区域以外的若干区域等）分别进行应力筛选分析和细网格分析,对CSR-H的应力筛选要求进行了合理性评估。     

梁肘板节点的强度研究

船舶结构大部分是由节点连接在一起的,了解节点的受力特性及内力分布规律,可以指导改善节点设计,有利于整艘船舶。文章针对梁肘板节点,利用有限元对其强度和应力分布状况进行研究,讨论了肘板臂长、厚度及骨材端部间隙对应力计算结果的影响,从等强度和应力集中的角度进行分析,提出规范中该节点的合适尺寸建议。     

散货船新型曲边肘板节点的疲劳强度

应用谱分析法计算肋骨与顶、底边舱连接部位的应力传递函数和应力功率谱密度，并把此功率谱密度作为外载荷输入MSC．FATlGUE软件包，对几种肘板形式进行疲劳寿命分析。经对分析结果进行对比发现，肘板经曲边处理后能显著降低节点应力集中，提高节点疲劳寿命。     

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。     

船体纵骨典型节点疲劳裂纹扩展寿命评估

基于有限元软件ABAQUS,结合虚拟裂纹闭合法、裂纹扩展判据及子结构技术,应用脚本语言Python开发出模拟疲劳裂纹扩展的程序(FCG-System)。对含初始裂纹的油船纵骨典型节点在侧面压力作用下进行疲劳裂纹扩展数值模拟,并探讨了软趾、背肘板及防倾肘板对疲劳裂纹扩展路径和寿命的影响。结果表明,增设软趾、背肘板或防倾肘板都会使裂纹扩展路径曲率增大,且软趾、防倾肘板可使裂纹扩展寿命增大,背肘板可使裂纹扩展寿命减小。     

肘板对肋骨侧向稳定性的影响

通过研究在环肋圆柱壳的肋骨周向均匀布置肘板,得到肘板能有效限制肋骨的侧向变形,改善肋骨的侧向稳定性,提高肋骨的临界失稳压力,通过对比分析半肋距肘板和整肋距肘板,得到整肋距肘板对肋骨的侧向约束效果更明显,更有利于提高肋骨的侧向稳定性,最后得出整肋距肘板能有效提高肋骨的侧向稳定性和圆柱壳的整体稳定性。     

船舶梁肘板的设计方法

在较全面研究梁肘板及相关问题，即梁肘板的受力（应力集中与疲劳损伤）和梁肘板的结构工艺性问题后，本文提出了船体结构梁肘板的两种设计方法：线弹性理论计算法；规范设计法。     

船舶结构节点的承载力分析

通过有限元程序ANSYS计算分析,针对船体的梁连接节点,探讨肘板尺寸变化对节点承载能力影响的变化规律,并对龙骨节点结构的几种常见形式进行强度和屈曲性能的对比。