船舶舱口角隅疲劳强度及热点应力研究

舱口角隅部分的疲劳问题是疲劳分析的重要内容。本文建立了某船的全船有限元模型并分别采用嵌入式模型和外部模型对舱口角隅进行细化。比较不同的单元类型、热点应力选取方式对疲劳损伤的影响。同时采用直接计算的谱分析方法计算了舱口角隅的疲劳损伤。发现当选用最大主应力作为热点应力时实体单元计算结果较壳单元偏小。同一类型单元节点数目的不同对损伤结果影响不大。热点应力选取方式对疲劳损伤的计算影响较大,在对舱口角隅疲劳强度进行分析时建议选用最大主应力插值的方式计算热点应力。     

船舶舱口角隅疲劳强度及热点应力研究

舱口角隅部分的疲劳问题是疲劳分析的重要内容.本文建立了某船的全船有限元模型并分别采用嵌入式模型和外部模型对舱口角隅进行细化.比较不同的单元类型、热点应力选取方式对疲劳损伤的影响.同时采用直接计算的谱分析方法计算了舱口角隅的疲劳损伤.发现当选用最大主应力作为热点应力时实体单元计算结果较壳单元偏小.同一类型单元节点数目的不同对损伤结果影响不大.热点应力选取方式对疲劳损伤的计算影响较大,在对舱口角隅疲劳强度进行分析时建议选用最大主应力插值的方式计算热点应力.     

散货船弹性舱口角隅设计

针对散货船舱口角隅自由边的应力峰值通常较高,疲劳寿命难以满足,舱口角隅处通常需要嵌入厚板才能满足规范要求的问题,引入弹性舱口角隅的设计概念,通过对原角隅处产生一个下凹圆弧形弹性接头来降低舱口角隅自由边的应力。通过分析下凹圆弧的位置、半径及下凹部分长度对舱口角隅自由边应力和疲劳寿命改善效果的影响,探讨弹性舱口角隅的一般设计原则。结果表明,下凹圆弧的位置对自由边应力影响不大;下凹圆弧半径越大、下凹部分长度越长,则自由边应力越小,疲劳寿命越长。与传统舱口角隅相比,弹性舱口角隅可大幅降低舱口角隅自由边的应力,提高其疲劳寿命,降低舱口角隅发生疲劳裂纹的风险。     

大型集装箱船舱口角隅高低周复合疲劳寿命预报方法研究

大型集装箱船遭遇高海况时，舱口角隅处应力水平可能接近甚至超过材料屈服极限，因此循环极端载荷作用下的舱口角隅疲劳损伤可视为高低周复合疲劳问题。本文采用一种高低周复合疲劳寿命预报模型对某大型集装箱船的舱口角隅进行疲劳寿命预报。首先建立全船有限元模型和水动力模型，给出不同浪向角及波浪频率下舱口角隅节点的热点应力传递函数，然后采用北大西洋波浪散布图得到节点的应力范围，对其中超过80%屈服应力的海况，通过Neuber公式求出角隅节点的弹塑性循环应力应变幅，最后采用复合疲劳模型计算得到舱口角隅的高低周复合疲劳寿命。与采用谱分析方法预报的疲劳寿命进行对比后的结果显示，高海况导致舱口角隅发生的低周疲劳损伤不可忽略，应采用高低周复合疲劳评估方法对其进行寿命预报。本文工作可为船体结构疲劳寿命的准确预报提供参考。     

双体船大开口角隅节点疲劳强度优化方法研究

与同样吨位的单体船相比,双体船具有更大的甲板面积、更大的舱容。在双体船大开口角隅位置,由于应力集中,更容易引起疲劳损伤的迅速积累。因此,在结构设计中,角隅位置的疲劳强度一直是工程界关心的部分。本文使用谱分析方法研究双体船角隅节点的疲劳强度。在疲劳校核基础上对角隅位置进行优化设计,研究增加板厚和增设肘板对角隅处疲劳强度的影响。在此基础上分析不同优化方法的适用性,为船舶设计与安全性能提供适当的建议。     

双体船大开口角隅节点疲劳强度优化方法研究

与同样吨位的单体船相比,双体船具有更大的甲板面积、更大的舱容。在双体船大开口角隅位置,由于应力集中,更容易引起疲劳损伤的迅速积累。因此,在结构设计中,角隅位置的疲劳强度一直是工程界关心的部分。本文使用谱分析方法研究双体船角隅节点的疲劳强度。在疲劳校核基础上对角隅位置进行优化设计,研究增加板厚和增设肘板对角隅处疲劳强度的影响。在此基础上分析不同优化方法的适用性,为船舶设计与安全性能提供适当的建议。     

基于HCSR与CSR规范的散货船舱口角隅疲劳计算方法

为比较CSR规范协调后舱口角隅在散货船疲劳评估中的变化和影响,分析HCSR和CSR规范中关于舱口角隅疲劳强度要求的异同,以某散货船为例,完成该实船基于HCSR和CSR规范的舱口角隅疲劳评估,认为HCSR规范的舱口角隅疲劳强度要求有所提高,提出舱口角隅设计建议。     

舱口角隅设计的研究

舱口角隅设计是船体结构设计中的一个重要环节。世界上曾经有很多著名的造船学者在这个问题上进行了辛勤的工作。如西曼斯基院士、C·B·莱湼教授、木原教授、秋田教授、狄迦摩教授等人,他们有的在理论上进行了计算和分析,有的做了一系列有价值的试验。这样就对舱口角隅设计,提供了丰富的资料。目前舱口角隅设计工作中,普遍存在的一种不能符合理论要求的现象,例如:角隅半径太小,复钣设计的混乱现象,以及角隅结构的不合理等等,均促使我们有展开深入研究工作的必要。本文首先着重阐述舱口角隅集中应力诱生的原理。对于角隅半径的大小和集中应力的关系,也进行了详细的分析。其次本文重点地介绍了几种常见的舱口角隅加强复钣;分析了它们的优缺点;阐明了设计复钣的原理。并提出了对于今后设计舱口角隅加强复钣的要求。最后,在结构和工艺的观点上,分析了最常见的几种舱口角隅设计,提出了改进意见,并作出结论。     

散货船连续纵向舱口围板设计

综合考虑散货船设计面临的结构轻量化需求和纵向舱口围板趾端和舱口角隅容易产生裂纹的问题,以21万t散货船为例,提出一种连续的纵向舱口围板结构设计方案。结合HCSR规范,采用有限元分析方法,研究连续纵向舱口围板对整个主甲板区域重量以及对舱口角隅应力和疲劳的影响,结果表明,连续纵向舱口围板方案在散货船上是可行的,该方案可使整个甲板区减重41.54 t,而且舱口角隅处的应力水平和疲劳强度比传统方案有所改善,应力水平下降4.69%,疲劳寿命提高37.64%。与传统的不连续纵向舱口围板相比,连续纵向舱口围板设计方案可实现散货船结构轻量化,消除了舱口围板趾端疲劳裂纹隐患,降低了舱口角隅应力水平。     

不同工况对克令吊舱口角隅应力的影响

利用MSC Patran和MSC Nastran软件对3 750 TEU集装箱船舱口角隅进行结构强度有限元细化分析,主要研究了克令吊在5种危险工况作用下,舱口角隅的应力集中问题,为舱口角隅疲劳分析提供了计算依据。     

椭圆形舱口角隅有限元网格自动划分研究

针对椭圆形舱口角隅网格的自动划分方法,采用MSC.Patran二次开发语言PCL,编制了椭圆形舱口角隅网格的自动划分系统。应用此系统对多个不同尺寸的椭圆形角隅进行了热点应力分析,并且将其与相应尺寸的圆形角隅热点应力作了比较。计算结果表明:椭圆形舱口角隅自由边处的热点应力比圆形舱口角隅处小得多。     

大开口船舱口角隅应力集中问题研究

建立了大开口船舶舱口角隅应力集中有限元计算模型,讨论了４种应力释放孔孔形以及无应力释放孔时舱口角隅处的应力分布情况,并讨论了加加厚板后的应力分布情况。从实用角度分析了应力释放孔和加加厚板的效果,为解决大开口船舶舱口角隅处应力集中问题提供了计算依据。     

椭圆形舱口角隅的疲劳强度研究

基于《钢质海船入级规范》以及《船体结构疲劳强度评估指南》对椭圆形舱口角隅的相关规定,应用自主开发的椭圆形舱口角隅网格自动划分系统,创建不同尺寸与板厚的椭圆形角隅细化模型,利用MSC.Patran有限元软件对该区域进行疲劳计算,分析其边缘热点应力,从而得出角隅尺寸、板厚对角隅疲劳强度热点应力的影响规律。     

超深水钻井船月池角隅区域疲劳强度及载荷敏感性分析

根据第七代超深水钻井船的结构特点,开展月池大开口区域疲劳筛选,针对筛选出的疲劳热点,采用谱分析方法分析迁移、钻井、采油3种载况下的疲劳损伤度,得到月池开口角隅的疲劳寿命,分析载况、浪向、海况参数等对结构疲劳损伤的贡献度及敏感性。     

基于过渡单元的有限元细化法在舱口角隅处的研究

针对集装箱船舱口角隅处的应力计算,提出一种针对舱口角隅处网格的自动有限元精细划分算法。在进行完整船有限元分析后,截取出局部舱口角隅模型进行网格细化,将粗网格计算结果作为细网格模型边界条件,再次进行有限元分析。结果表明细化网格分析能反映出应力梯度比较大的区域的应力变化情况,其分析结果好于整体分析结果。     

基于疲劳强度的超大型集装船角隅优化设计

对于集装箱船而言,货舱角隅处一般存在结构形式的突变,在船体梁发生弯曲、扭转变形时,角隅承受着较大的弯曲正应力及翘曲应力,存在较严重的疲劳问题。本文以MARIC设计的某20000 TEU级超大型集装箱船为例,介绍了货舱内20 ft角隅、箱角角隅及舱口角隅的优化设计思路,通过有限元方法验证了优化方案的有效性。     

基于疲劳强度的超大型集装船角隅优化设计

对于集装箱船而言,货舱角隅处一般存在结构形式的突变,在船体梁发生弯曲、扭转变形时,角隅承受着较大的弯曲正应力及翘曲应力,存在较严重的疲劳问题。本文以MARIC设计的某20000 TEU级超大型集装箱船为例,介绍了货舱内20 ft角隅、箱角角隅及舱口角隅的优化设计思路,通过有限元方法验证了优化方案的有效性。     

超大型集装箱船上甲板舱口角隅疲劳强度评估

基于ABS规范,采用MD/Nastran有限元分析软件建立细化有限元模型,结合惯性释放技术,对万箱级集装箱船上甲板机舱前端及起居室后端椭圆形舱口角隅疲劳强度进行评估,并对起居室后端舱口角隅结构采取4种可行的优化措施以改善该处的疲劳强度。     

超大型集装箱船货舱箱角结构优化

针对超大型集装箱船货舱台阶中间设置角隅的情况,选择两种典型的箱角结构设计方案,以某两万箱级超大型集装箱船为例,通过结构强度有限元分析方法计算两种方案箱角结构的屈服强度,以谱分析疲劳评估方法计算平台角隅的疲劳寿命,分析两种方案的优缺点,为超大型集装箱船的结构设计提供合理的参考。     

1700TEU集装箱船甲板舱口角隅疲劳强度评估

在消化吸收德国劳氏船级社（GL）规范的基础上,对沪东造船厂建造的1700TEU集装箱船大开口甲板舱口角隅进行了疲劳强度分析和评估,并讨论了主要参数对采用简化疲劳强度评估方法所得到的评估结果的影响。计算结果表明,该方法对集装箱船大开口甲板舱口角隅处的结构设计具有一定的实用意义和参考价值。