有限元分析在船体型线优化设计中的应用

随着船舶的大型化、高速化,以及船舶数量的增多,海上航运的意外事故次数不断增加,船舶碰撞事故不仅会导致船体结构的破损和人员伤亡,船舶燃油的泄漏还会导致严重的环境污染。因此,针对船舶结构的设计和优化具有重要的意义。有限元分析技术是一种应用数学、力学及计算机相互结合的新型科学,用有限个单元体代替连续体,并利用微积分方程求解问题。本文研究了有限元算法的数学原理,充分利用Abqus有限元软件的建模、载荷与边界条件施加、仿真等功能,对船体型线和结构进行了优化设计,重点对船体的支撑梁结构进行了载荷仿真。     

拖轮尾拖钩支撑结构局部强度直接计算方法研究

拖轮主要用于拖带没有自航能力的船舶和浮体,或辅助大型船舶进出港口。拖曳设备往往布置在拖轮主甲板上的尾围壁上,且拖带力较大,对其支撑结构要求较高。通过加强的围壁结构应能满足使用和安全要求。本文运用有限元方法对拖钩支撑结构进行分析,分析了建模范围,载荷和边界条件的施加。运用Patran/MSC.Nastran软件对有限元模型进行计算,并对计算结果分析,验证构件强度满足相应规范的要求,此方法适用于拖轮尾拖钩支撑结构局部强度校核。     

2600t级浮船坞结构有限元结构强度计算

随着航运业的发展,浮船坞作为海上移动平台对船舶修理维护具有关键作用,本文根据中国船级社《浮船坞入级规范》、《内河浮船坞技术要求》对一艘2,600t的浮船坞进行了有限元建模,并结合规范给出边界条件的施加方法和载荷计算方法,并对有限元计算结果进行了分析。     

3000t化学品船货舱段有限元强度直接计算

按照《钢质内河船舶建造规范》(2009)要求对3 000 t化学品船的货舱段区域利用MSC.PATRAN/NAS-TRAN软件进行有限元强度分析,给出边界条件施加方法和载荷计算方法。结果显示货舱段各构件均满足规范要求,最后就一些问题做了初步的分析讨论。     

3000t级油船货舱段有限元强度直接计算

按照《钢质内河船舶建造规范》(2009)要求对3 000 t级油船的货舱段区域利用MSC.PATRAN/NAS-TRAN软件进行有限元强度分析,给出边界条件施加方法和载荷计算方法,结果显示货舱段各构件均满足规范要求,最后并就一些问题做了初步的分析讨论。     

700t起重船船体及千斤柱有限元强度分析

为计算700t自航起重船在各种载荷工况下的强度,依据相关的船舶法规,根据设计图中的结构尺寸,利用MSC／PATRAN建立了起重船主船体及千斤柱的有限元模型,给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,应用MSC／NASTRAN对4种工况下起重船的强度进行了分析,计算给出了船体及千斤柱的应力分布及最大应力出现的部位,并对计算结果进行了校核,结果表明结构强度满足强度要求。通过有限元分析得到的结论可用于指导起重船的结构设计与优化。     

基于Ansys的电机轴系扭动振动研究

船舶电机的轴系不仅起到传递转距和功率的作用,也起到动力系统调速的作用,是船舶动力系统的关键装置。由于船舶电机的轴系在正常运行过程中受到外界激励作用,会产生受迫振动和扭转振动等多种振动形式,影响电机轴系的工作稳定性,甚至造成结构出现疲劳破坏。针对这一问题。本文通过建立船舶轴系的多体动力学模型,结合有限元仿真软件Ansys对电机轴系的扭转振动进行仿真分析,仿真过程包括有限元模型的建立、边界条件和约束条件的施加、扭转振动的求解以及后处理等环节。     

冰载荷作用下船体结构强度有限元分析方法

针对船舶在冰区航行过程中船体承受冰载荷的直接撞击作用,存在结构损坏风险的情形,旨在研究建立冰载荷作用下船体结构强度有限元分析的技术实施方法.分析船—冰相互作用特点,研究结构分析时冰载荷的理想化及施加方法,基于冰区船舶结构特点提出极地船舶有限元建模方法,考虑线性和非线性分析方法的差异研究结构强度校核准则,在此基础上,构建线性和非线性有限元分析方法在极地船结构强度分析过程中的实施方法和技术途径.通过实船结构船首和船中结构强度分析的计算验证,该方法具有较好的可操作性,可为极地船舶的结构强度分析提供参考.     

基于特征建模的船用柴油机机体强度有限元分析

基于三维造型软件Pro/E的特征建模技术和有限元软件ANSYS的结构分析模块,建立了某6200型船用柴油机机体的有限元模型.采用更符合实际的边界条件施加方法,在螺栓预紧和缸内爆发压力两种工况下对机体进行受力分析,确定了最大应力部位;同时对机体的疲劳安全性进行了校核.分析结果表明,采用此有限元方法可为机体的强度评估和多方案改进设计提供依据.     

船用电动甲板吊机臂架结构有限元分析

对某型船用电动甲板吊机臂架工况和受载进行分析,采用有限元软件建立臂架有限元简化模型,确定载荷和边界条件的施加方法,并进行仿真分析,提取有限元分析结果,以此与理论计算相互验证,并给船用电动甲板吊机臂架优化设计提供一种更为直观的分析方法。     

某高功率密度柴油机气缸套热-结构耦合分析

采用有限元分析软件ANSYS对某高功率密度柴油机气缸套进行稳态温度场计算,并将计算结果作为边界条件,施加在缸套结构有限元模型上,同时在其上施加柴油机工作时的最大爆发压力和预紧力,进行热-结构耦合应力场分析,得到在耦合场下缸套的最大应力和应变。     

集散两用货船艉部甲板局部强度有限元分析

集装箱船艉部舱段强度校核是船体结构强度校核中的重要组成部分,船舶发动机等重要装置都分布在艉舱段内。在航行过程中集装箱会垂向震荡,极端情况下会影响艉部结构强度能力并使其结构失效,进而对船舶造成毁灭性破坏。运用有限元软件Patran对78.2 m集散两用货船艉部舱段部分进行建模研究,考虑2种集装箱装载工况:装载重箱以及装载空箱,根据规范要求施加了相关边界条件,并根据规范许用应力要求对计算结果进行了分析,最终计算出来的结果表明本船艉部舱段结构有限元强度能够满足中国船级社的规范要求。     

多浮体防波堤水动力性能分析

为给船舶或海洋结构物作业提供更好的海洋环境,本文以一种多浮体方箱型浮式防波堤为例,采用有限元建模,数值分析的方法,分析其在频域内的附加质量的变化特性。在同一工况下,对比分析在单浮体状态和多浮体状态下的附加质量,为多浮体防波堤的进一步研究提供一定的参考。     

38m双体甲板货船总体结构强度有限元分析

利用MSC／PATRAN、MSC／NASTRAN对38In双体甲板货船总体结构强度进行了有限元强度计算。给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,并在11种工况下对38m双体甲板货船进行了总体结构强度有限元分析。通过有限元分析得到的结论可用于双体甲板货船设计与优化。计算结果表明结构强度满足强度要求。     

45 m车客渡船有限元强度分析

按照中国船级社《钢质内河船舶建造规范》修改通报(2012)要求对45 m车客渡船2种工况下Fr25至Fr65(包括两端横舱壁)的舱段区域进行了有限元强度分析.利用MSC.PATRAN有限元软件建立了舱段有限元模型,给出了边界条件施加方法和载荷计算方法.计算结果表明,舱段各构件均满足规范要求,对安全生产和定期维护具有重要的意义.     

流固耦合的船舶结构强度分析

常规方法构建船舶结构有限元模型时,对模型施加的流场绕流压力不充分,导致结构应力应变数值模拟精度较差。针对这一问题,设计流固耦合的船舶结构强度分析方法。建立船舶有限元模型,网格划分船体和流体区域,计算船体波浪水槽参数,模拟船舶航行的绕流场,导入绕流场动压力和静压力,施加流场载荷给船体结构,得到不同受力情况下的应力应变,确定结构强度。设置对比实验,结果表明,设计方法相比常规方法,减少船舶结构最大变形、最大应力值的数值模拟误差,对结构强度的判断更为准确。     

豪华邮轮全船有限元分析

采用英国劳氏船级社规范包络线外载荷,对中型豪华邮轮进行全船有限元计算分析。建立全船有限元结构模型和质量模型,将设计载荷加载到整船模型上,施加适当边界条件,同时采用合理的调平方法对全船载荷进行调平,并对船体梁载荷进行调整,得到整船应力状态和相对变形。使用沿船长分布的弯矩、剪力包络线载荷得到结构全船响应,载荷覆盖所有纵向结构,全船有限元分析让设计初期全船结构的薄弱环节一目了然,为全船结构强度分析评估及进一步优化提供重要基础。     

惯性释放原理在船体结构设计中的应用

为获得船舶动力学响应,以船舶中典型的铰链接头结构为研究对象,根据板壳有限元理论,建立其有限元模型,并将其与惯性释放计算理论相耦合,对船舶铰链结构动力学特性进行计算。计算结果表明,在忽略结构复杂的边界条件情况下,仍能够通过惯性释放技术有效地获得结构动力特性,该方法能够为船舶工程力学设计提供参考。     

船体梁结构强度的非线性有限元分析

对于船体梁结构强度研究采用传统方法分析结果精准度较低,为了解决该问题,提出了基于显式的非线性有限元分析。采用模拟箱型梁边界条件作为边界研究基础,根据船体梁结构受到载荷作用材料易变形性质,对不同条件下的结构稳定情况展开分析,获取边界条件是自由支持的特征信息。利用动态分析方法模拟静力加载过程,并使用显式算法进行求解。在时间上显式船体梁结构前推速度和位移,添加100 N集中力作为参考载荷,引入一阶屈曲模态作为初始扰动,进行非线性极限强度分析,由此获取压杆所能承受最大临界值,完成对船体梁结构强度的非线性有限元分析。通过实验对比结果可知,该方法比传统方法分析结果精准度高,为船舶结构设计提供参考。     

336TEU集装箱船横向强度有限元直接计算

利用MSC/PATRAN、MSC/NASTRAN对336TEU集装箱船的横向强度进行了有限元强度计算。给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,并在10种工况下对336TEU集装箱船进行了横向强度有限元分析。通过有限元分析得到的结论可用于指导集装箱船的结构设计与优化。计算结果表明结构强度满足强度要求。