深水半潜式平台大型生活区结构强度研究

结构安全是保证深水半潜式钻井平台在恶劣海况、复杂载荷作用下正常作业的基本前提,而大型生活区往往因参与平台总强度而发生结构损伤,开展对生活区危险区域结构强度和位置布置研究是半潜式平台安全作业运营的重要保障。采用随机性设计波方法确定波浪参数,开展含生活区的半潜式平台结构响应计算和变形分析,总结主导生活区高应力区域的典型波浪载荷工况。通过横向和纵向布置位置对比分析,总结生活区参与平台总强度的规律。结果显示,主导生活区结构强度的典型波浪载荷工况为中纵剖面扭矩和中纵剖面剪力工况;当生活楼前侧围壁与平台首部侧围壁齐平时,参与平台总强度程度较大;生活楼长度增加会增大其参与平台总强度程度;生活楼的长度应避免与平台立柱内侧板的间距相当;分析结果可为半潜式平台生活区设计提供技术支持。     

组合压载下金属折叠式夹层板的后屈曲极限强度分析

金属夹层板以优异的力学性能已应用于实船。本文根据与加筋板重量相当原则,设计一种金属折叠式夹层板结构,考虑其应用于舰船甲板的受力特性,采用非线性有限元方法,研究夹层板结构在不同组合载荷作用下的非线性后屈曲极限强度。首先通过与经验公式及相关结果对比验证了本文数值仿真方法和技术的可行性和准确性;然后建立双向面内受压和垂向载荷作用下的金属折叠式夹层板结构数值模型,基于屈曲特征值确定屈曲极限强度分析的初始缺陷;考虑结构初始缺陷,计算得到夹层板结构的后屈曲极限强度;对金属折叠式夹层板在不同组合载荷作用下的横向、纵向后屈曲极限承载能力进行计算分析;并与传统加筋结构对比,结果显示本文设计的金属折叠式夹层板结构具有更优异的稳定性和极限承载力,结果对金属夹层板的应用与强度设计提供参考。     

船体梁纵向极限强度研究现状

介绍纵向强度计算的起源以及在实船和缩尺模型上所做的总纵弯曲试验。说明屈曲和屈服对承受纵向弯矩作用下船体梁渐进式压坏行为的影响，并给出实例计算结果。回顾纵向极限承载能力和渐进压坏行为的分析方法及研究工作，提供一些重要结果，并讨论在纵向弯矩下船体渐进式压坏的比较计算和分析。     

船舶轻围壁结构的间断焊和单面连续焊变形仿真

针对船舶上层建筑典型薄板轻围壁结构,对间断焊焊接方式和单面连续焊焊接方式进行有限元仿真。在相同的工艺参数下,对2种焊接方式对轻围壁结构焊接变形的影响进行对比。结果表明,2种焊接方式均使轻围壁结构自由边发生翘曲,与实际施工情况相符。依据焊接变形数据得出结论,间断焊有利于对轻围壁结构焊接变形的控制。     

散货船纵向舱口围的加强设计

散货船纵向舱口围支撑肘板的加强,通常是在对应位置的主甲板下加一块加强肘板。对于纵向舱口围支撑肘板的模数要求,规范中是有规定的,但对于支撑肘板在主甲板以下的加强结构的强度要求,一般规范中未作规定,因此常被设计人员所忽视。通过对一艘5万吨级散货船的纵向舱口围进行有限元分析,发现了原有主甲板以下舱口围加强设计中的缺陷,并提出了相应的解决办法。     

削斜筋板架的抗屈曲能力研究

根据CSR高级屈曲分析方法,运用有限元软件ABAQUS,研究削斜筋板架的屈曲能力,计算了5筋板架、小削斜筋板架、削斜筋板架以及4筋板架的屈服强度以及极限强度。结果表明：加强筋削斜后,加筋板屈服强度的下降比极限强度更明显;在纵向载荷条件下,承载能力随着加强筋的削斜而降低,而在横向载荷条件下,其极限强度没有明显下降。     

加筋板格高级屈曲分析技术研究及软件开发

文章给出了基于弹性大挠度理论和刚塑性分析的加筋板格高级屈曲分析方法(EPM),该方法包括五种失效模式,即正交加筋板格整体屈曲、纵向加筋子板格整体屈曲、纵向加筋和带板的局部屈曲或屈服、纵向加筋的侧倾以及全部屈服,可以考虑初始挠度和残余应力的影响以及双向压缩和侧向载荷的联合作用。以EPM方法为核心开发了加筋板格高级屈曲分析软件系统,包括任务管理、数据输入、屈曲分析、结果查看、能力曲线和文件分析等六个模块。为验证EPM方法的精度进行了系列纵向加筋和正交加筋板格试验模型的比较计算,并计算了四种典型加筋板格的双向应力能力曲线,与板格极限状态分析（PULS）软件和协调共同结构规范（HCSR）方法进行了比较分析。结果表明EPM方法可以分析联合载荷等因素对加筋板格极限强度的影响,文中开发的软件系统可用于加筋板格高级屈曲分析。     

计及材料非线性的HOV球形耐压壳结构设计

深水轻载作业型HOV概念研究是耐压壳体结构设计的一部分,其强度与稳定性需满足规范要求。由于相关规范中对球形耐压结构大开口及围壁的形式没有具体要求,其舱口结构形式的确定主要通过“有限元分析方法”进行,对耐压壳体及舱口结构进行设计、分析与研究。首先确定耐压壳的尺寸和材料、舱口内径。进而提出三种设计方案分别为：弧形连接、直接连接和围壁加强结构。分别对三种方案进行相应的分析与计算。考虑强度与稳定性要求对三种方案进行对比分析,其中稳定性分析要考虑材料的非线性问题。最后给出最优方案并进行强度与稳定性校核。     

高强铝合金加筋薄壁梁板元相互作用研究

本文进行了某典型高强铝合金加筋薄壁梁的弯剪承载特性研究。依据工程要求设计了三种缩尺试验模型:横向加筋薄壁梁、附加纵向止裂筋薄壁梁和腹板开口补强薄壁梁。静力加载试验表明:(1)试验件破坏均由受压翼缘的局部屈曲破坏导致,但是不同试验件的屈曲翼缘弯曲变形方向不同;(2)处于腹板受拉区的纵向止裂筋不影响结构承载特性;(3)特别地,试验发现跨中腹板开口补强引起了相邻梁段屈曲翼缘承载力显著提升,目前普遍认为横向加强筋隔开的板元之间无相互作用,因此可以认为这是一种新的板元承载力相互作用。进而,基于被试验验证的有限元模型进行了材料屈曲强度的参数化分析,并证实材料屈服强度越高,板元相互作用引起的屈曲翼缘的承载力变化幅度越大。     

UR-S11A对大型集装箱船结构设计的影响研究

国际船级社协会针对集装箱船的新标准UR-S11A已于2016年7月1日正式生效,其对大型集装箱船结构设计的具体影响值得研究。以一艘13 500 TEU集装箱船为例,首先分析了UR-S11A相比UR-S11和劳氏船级社(LR)规范在强度校核上的差异,然后通过对总纵屈服强度、屈曲强度和极限强度的研究分析了新标准对船体结构的影响。结果表明,UR-S11A对在0.3~0.4船长处船体梁的总纵弯曲和极限强度的要求更高,部分纵舱壁板与外板的剪切和屈曲强度以及双层底桁材纵骨的屈曲强度受新规范影响较大。     

纵骨式全实肋板耐压液舱的纵骨计算方法探讨

对潜艇纵骨式耐压液舱的纵骨计算方法进行了探讨,研究时从纵骨实际情况出发,按刚性固定在弹性基座上的弹性基础梁对纵骨进行计算,因而计算结果更接近于实际情况。     

船舶总纵极限强度可靠性分析

船体梁的总纵弯曲失效是船舶最严重的破坏事件.本文引入随机过程理论,确定表征船舶总纵弯曲载荷和强度各随机变量的概率分布及统计特征.针对船体梁总纵弯曲的失效模式,利用JC法、复合形法及MonteCarlo法对船体结构强度进行可靠性分析,并对结果进行对比分析,都较好地满足了精度要求,为船舶总纵强度可靠性分析提供理论依据.     

Statistical properties of bulk carrier longitudinal strength

The paper focuses on time-variant longitudinal strength of bulk carriers under corrosion wastage, applying both Taylor series expansion method and Monte Carlo simulation. Hull girder section modulus and ultimate bending moment capacity are determined, by classical beam theory and the commonly applied incremental-iterative approach, respectively. Two main aspects are fully discussed and investigated, according to the final recommendations of last ISSC Report. The former regards the covariance between annual corrosion rates of individual structural members, commonly assumed as uncorrelated. Really, as it is conceivable that a certain correlation exists, three different cases are investigated: uncorrelated variables, fully correlated variables, full correlation between structural members belonging to the same category of compartments. The latter investigates the probability density function of both hull girder section modulus and ultimate bending capacity, because the Central Limit Theorem cannot be applied when correlation among random variables exists. Finally, as a test example, the bulk carrier section, presented in the last ISSC benchmark study, is analysed.     

Time-variant ultimate longitudinal strength of corroded bulk carriers

Many bulk carrier losses have been reported of late, and one of the possible causes of such casualties is thought to be the structural failure of aging hulls in rough weather. In aging ships, corrosion and fatigue cracks are the two most important factors affecting structural safety and integrity. This paper uses a set of the time-dependent corrosion wastage models for 23 different member locations/categories of bulk carriers previously developed by the authors, based on the available corrosion measurements for existing large bulk carrier structures. Differences due to the location and corrosion severity of every member type are taken into account. The nominal design corrosion values for the primary members are suggested based on the annualized corrosion rates obtained in the present study. The effect of time-variant corrosion wastage on the ultimate hull girder strength as well as the section moduli is studied. The criteria for repair and maintenance of heavily corroded structural members so as to keep the ultimate longitudinal strength at an acceptable level are discussed. Important insights and conclusions developed are summarized.     

船体总纵强度问题的试验分析

为了了解上层建筑在船体总纵强度中的作用和各种不同航行状态下船体的总纵弯曲应力水平,本文通过试验方法对船舶在航行状态下的总纵弯曲强度进行了测试。通过对测试结果分析得出结论：长上层建筑在船体总纵强度中起着重要作用,顶浪和首斜浪是船舶航行的最危险的工况。     

船舶纵向重力式下水的预测模型

万吨级船舶在纵向倾斜船台上下水量个复杂且事故因素较多的工艺过程,本文综述了一船舶纵向重力式下水的预测模型,该方法考虑了水动力等的影响而有别于传统的以静力学为主的预测方式,其考虑因素较多,因而精度较高。     

测量纵向航向差的新方法

针对两航向测量纵向航向差Zix的弊端,设计了一种在单一航向上测量Zix的新方法.利用通电线圈产生的磁场来改变作用于舰船外部的纵向磁场,通过两次测量值计算出Zix.在实验室利用船模实验验证了该方法,得到了比较理想的效果.该法避免了调换航向造成的人力、物力和资金损耗,节约了消磁时间,提高了消磁效率,具有很重要的实际意义.     

三体滑行艇纵向运动稳定性的数值模拟

为了研究三体滑行艇在高航速下的纵向运动稳定性,利用重叠网格技术对三体滑行艇在失稳时产生的"海豚运动"现象进行CFD仿真。根据艇底的压力分布特征分析了发生"海豚运动"的机理;利用二分法制定了若干计算工况,得到静水航行时的稳定速度上限线和失稳速度下限线,实现了对纵向稳定性界限曲线的逼近。将数值计算结果与模型试验结果进行对比分析,计算值与实验值吻合较好,表明该数值方法具有较好的实用价值。     

轴向长腐蚀管道极限承载力研究

腐蚀是引起海底管道破坏的重要原因之一,其中轴向长腐蚀是海底管道常见的腐蚀形式.文中采用非线性有限元方法,对轴向长腐蚀海底管道进行了内压荷载作用下的破坏机理的研究.并分析了腐蚀长度,腐蚀深度和腐蚀位置对海底管道失效压力的影响.根据有限元分析结果,回归得到适用于轴向腐蚀海底管道极限失效压力的计算公式,并与试验结果吻合较好,为长腐蚀海底管道的评估提供依据.     

整体造船中纵向变形的预防工艺研究

1船舶纵向变形带来的问题.船舶建造中的纵向变形是常见现象,主要表现为艏艉部向上翘,这在船舶整体建造过程中表现得尤为明显。船舶整体建造中的纵向变形带来的问题有2个。一是变形程度的不确定性,必须等船体施工中的纵向变形结束后,轮机施工人员上船安装的轴系才能保证质量,延长了工期。二是可能使原设计的船舶型线发生变化,进而使船舶在使用中不能达到原设计状态。