基于设计波法的舰船整船有限元强度分析

基于谱分析法对舰船剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数.利用有限元软件MSC.Patran 建立了全船有限元模型,通过PCL语言实现设计波波浪压力对船体湿表面有限元网格的自动加载.对2个设计波下的整船有限元进行分析,结果表明:整船分析不仅能真实表现舰船整体总纵变形和应力水平,还能充分考虑局部载荷对结构响应的影响.另外,基于三维水动力理论分析船体运动和剖面载荷进而确定设计波参数的过程,克服了传统经验公式估算载荷所导致的结果的不确定性和强度校核的不合理性.     

基于设计波法的FPSO全船有限元分析

为了准确评估FPSO的结构强度及变形水平,采用谱分析法对FPSO剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数,对FPSO进行全船有限元直接计算,并将波浪载荷预报值与规范值进行对比。结果表明:全船分析充分考虑了局部载荷对结构响应的影响,真实反映了FPSO整体的变形和应力水平,船体结构满足强度要求,波浪载荷预报值比规范值大60%。设计波法克服了传统经验公式估算载荷带来的结果偏差。     

超规范散货船船体结构总纵强度有限元分析

对"超规范船舶"总纵强度的校核,规范上的经验公式及常规计算方法已不再适用。以某超规范散货船为例,采用全船有限元分析方法,利用SESAM软件建立水动力模型进行波浪预报并导出设计波,利用MSC.PATRAN建立全船结构有限元模型并施加设计波载荷、货物载荷等对船体结构总纵弯曲强度进行了计算评估。计算结果表明结构应力在许用范围内,且该方法能够准确地反映船体结构的变形和应力分布情况。设计者可以针对高应力区域进行局部加强,这对"超规范船舶"船体结构设计及优化具有重要指导意义。     

船体结构强度评估的非线性设计波法研究

介绍了一套基于非线性设计波法的船体结构强度评估方案,并以某深水多功能水下工程船为例:基于谱分析方法确定设计波参数;采用DNV船级社推出的Wasim这一基于Rankine源方法的时域线性/非线性船体运动与载荷预报程序,计算并获得船体在非线性设计波下的运动、载荷时历响应;采用Fortran编写接口程序,将Wasim计算得到的水动力网格上的水动压力信息,通过空间映射及插值,传递到Patran有限元网格上;采用MSC.Patran/Nasrtan这一船舶与海洋工程专业常用的有限元软件,计算获得非线性设计波下船体结构应力时历响应,可与线性设计波方法下的计算结果进行了比较。该研究验证了在船舶结构设计中考虑波浪载荷非线性影响的重要性,可为船体结构基于非线性设计波法的强度评估提供参考。     

计及日照温差作用的坐坞舰船结构响应分析

[目的]由于坐墩、日照温度变化等因素的影响,水面舰船在建造和维修期间将产生整体和局部的响应与变形,一方面影响船体的建造精度和安全性,另一方面还将影响相关武备系统的标定与校准。[方法]考虑日照温差的影响,基于有限元法开展坐坞舰船结构响应与变形分析方法研究。[结果]以一型水面舰船为例,根据墩木布置原则建立全船坐坞有限元模型,并根据现场实测温度数据,完成了日照温差作用下坐坞舰船结构响应与变形预报,计算结果揭示了舰船坐坞期间出现"荷叶变形"现象的原因。[结论]研究成果对于坐坞状态下舰船舰载武器系统和航空保障系统的校准具有重要参考价值。     

多用途船甲板舱口角隅疲劳强度分析

以5 000 DWT多用途船为例,按照中国船级社《集装箱船结构强度直接计算指南》对多用途船的甲板舱口角隅局部结构进行了疲劳强度评估。基于设计波法对多用途船的载荷进行长期预报并确定设计波参数,利用有限元软件MSC.Patran建立了有限元模型,对12个设计波下的有限元模型进行了分析。计算结果表明,本方法对多用途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。     

美军船全舰生命力设计概念

全舰生命力是一门新兴的设计管理学科。美海军海上系统司令部近年来利用这一管理手段，将军船生命力与其他舰船设计学科很好地结合起来，强化军船生命力设计管理，提高军船生命力。     

舰船密闭区域气密特性研究

舰船密闭区域是一种容积较大、结构复杂、内部空气需建立一定超压的特殊区域,设计要求密闭区应具有一定的气密性。采用圆管层流和孔板流2种流量计算公式推导了舰船密闭区域气密压降特性的2种表达式,表示了密闭区气密压降过程中压力和时间的变化关系,并通过了试验验证。介绍了密闭区流量平衡特性,推导出密闭区漏气量和超压的关系式。论述了圆管层流法和孔板流量法2种密闭区气密压降特性和流量平衡特性的参数转换方法,并进行了试验验证。结果表明,舰船密闭区域气密特性及其转换方法的研究,为密闭区域的气密性检验提供了技术基础。     

3000 m深水钻井船全船有限元分析

以某3000 m深水钻井船为研究对象,采用等效设计波方法,以三维势流理论为基础,进行水动力分析,计算不同主控载荷的传递函数,结合海浪谱得出响应谱,进行DLP极值的短期预报和长期预报,从而挑选出等效设计波,开展全船有限元分析,依据规范衡准校核了结构强度,给出船体梁变形。结果表明,目标钻井船的结构强度满足船级社规范要求。计算方法和结果通过了船级社的审核认可。     

基于弯扭耦合的破损船剩余强度评估方法研究

破损舰船的剩余承载能力是检验结构设计合理性的一个重要指标。现有的破损舰船剩余承载能力评估主要考察垂向弯矩,缺乏考虑船体在斜浪状态下结构组合变形的综合影响。文章对破损舰船剩余承载能力评估方法进行了研究。在考虑船体组合变形的影响下,建立了弯扭耦合方程。通过非线性有限元计算,确定结构耦合系数,并在此基础上提出了破损舰船的剩余承载能力的可靠性评估方法。     

舰船振动噪声的快速预报技术

为了快速预报舰船的机械噪声,采用有限元/边界元法,分析研究不同船型、不同的基座结构及其布置方案以及船体外壳肋骨的不同布置形式对振动传递特性和水下声辐射特性的影响.在此基础上,提出一种舰船机械噪声快速预报方法,并且结合设备振动测试结果,对某舰船在不同工况下的辐射噪声进行了预报.     

密性风管法兰的结构型式研究

针对密性风管采用角钢法兰存在的端面的贴合效果无法保证、气密措施的可靠性较低和巩固措施缺乏等不足,以及采用套管焊接、通风围井和风管改道等措施会导致施工成本、焊接难度和设计难度增加等问题,提出一种密性风管法兰的结构型式。该结构型式的法兰采用整体成型、环形密封槽、法兰垫片和内场密性试验等措施,能解决法兰连接后的气密性问题,在方便施工和提升风管的整体气密性的前提下,有效降低焊接和设计的难度。     

基于设计波的载重3600t干货船结构强度直接计算分析

为准确评估超规范的载重3600t大通舱干货船的弯扭强度及变形水平,采取全船水动力分析及全船有限元直接计算的方法,对各工况下的主要载荷参数进行长期预报,推导出对应等效设计波各参数。根据等效设计波求出各工况全船所受的波浪诱导动载荷,施加到全船有限元模型上,进而对船体弯扭强度及变形水平进行评估。比较了单舱船及货舱中部设一道横舱壁的两舱船,得出单舱船屈曲强度不足的结论,并提出改善屈曲强度的方案。     

砰击载荷作用下船艏结构瞬态响应研究

砰击现象对高速舰船艏部局部结构破坏相当严重,对舰船和人员的安全构成较大威胁,然而由于砰击载荷的瞬态性和强非线性,其计算理论还很不成熟,舰船艏部结构在砰击作用下的应力响应更鲜有人研究。基于此,利用设计波下确定的砰击压力极值,结合以往试验测定的砰击压力随时间的变化关系,计算得到砰击压力的时空分布,然后将其施加在船艏精细有限元模型上,利用中心差分法进行数值计算,并对计算中一些关键参数的设置值做不同尝试,得到了较理想的艏部结构应力响应历程。     

砰击载荷作用下船艏结构瞬态响应研究

砰击现象对高速舰船艏部局部结构破坏相当严重,对舰船和人员的安全构成较大威胁,然而由于砰击载荷的瞬态性和强非线性,其计算理论还很不成熟,舰船艏部结构在砰击作用下的应力响应更鲜有人研究。基于此,利用设计波下确定的砰击压力极值,结合以往试验测定的砰击压力随时间的变化关系,计算得到砰击压力的时空分布,然后将其施加在船艏精细有限元模型上,利用中心差分法进行数值计算,并对计算中一些关键参数的设置值做不同尝试,得到了较理想的艏部结构应力响应历程。     

舰船结构极限强度计算及试验研究

采用非线性有限法进行舰船极限强度计算,并结合劳氏军规中关于极限强度的要求进行极限强度评估。依据极限强度评估结果,确定模型试验的研究对象,基于非线性有限元计算和模型试验结果进行实船极限强度预报,形成一套非线性有限元法和模型试验相结合的实船极限强度预报方法,为舰船的极限强度计算和试验提供参考。     

基于直接计算法的LNG船整船强度评估

采用直接计算法对16万m3LNG船的整船强度进行评估.建立了整船结构有限元模型,基于三维源汇分布方法并利用北大西洋波浪散布图对波浪垂直弯矩进行长期预报,得到LNG船在典型装载工况下的设计波参数,完成了LNG船在设计波中的整体有限元分析.计算结果可以为LNG船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,评估结果对同类LNG船的设计开发具有指导意义.     

基于振动传递分析的舰船辐射噪声特性研究

基于结构振动传递分析,采用有限元/边界元法,结合统计能量分析,探讨了舰船的辐射噪声特性以及噪声预报方法.通过建立某舰船的振动噪声分析模型,研究了船体在主机激励下的振动响应及其沿船体表面的分布规律.在此基础上,分析了各舱段的辐射声功率对舰船辐射噪声的贡献,并且对主机激励下的全船辐射噪声特性进行了研究及预报.研究工作以及所...     

撞击载荷下曲板动态破坏特性的试验及数值仿真

通过系列的低速试验,对撞击载荷下曲板的破坏特性进行研究,并在有限元软件ABAQUS中进行数值模拟.试验结果表明曲板的变形包括局部凹陷和整体变形两个部分,破坏形式为花瓣式撕裂.为了保证有限元计算的准确性,通过材料拉伸试验和有限元迭代修正结合的方法测定相关的材料参数.采用JOHNSON-COOK材料模型拟合相关数据,结果表明有限元计算能够有效地预报结构的变形和破损情况.     

集装箱船整船有限元结构分析

文章以一艘１７００箱集装箱船为例,阐述了整船有限元结构分析方法。先建立全船有限元模型和质量模型,再用三维流体动力计算程序进行波浪随机载荷的长期预报,并在此基础上导出设计波参数组,最后,在全船有限元模型上 计算得出船体结构在各个设计波上的应力分布和变形结果,所得到的船体结构有限元分析结果对同类型集装箱船的设计和强度分析有一定的参考价值,对其它类型的船舶结构强度分析也有一定的借鉴意义。