基于船体极限强度和碰撞剩余强度的HCSR对比分析

2013版HCSR对极限强度和船体梁载荷计算的诸多安全系数和公式做出了新的修正。第五章船体梁强度新增加针对船体梁剩余强度的计算和校核。本文基于Smith法,根据2013版HCSR中船体梁载荷计算公式和极限强度计算流程的规定,考虑材料屈服、结构单元屈曲及后屈曲的特性,应用Fortran程序设计语言编写船体极限强度计算程序,以某76 000 t散货船为例,对完整船体的极限强度进行计算,对碰撞状态下破损船体的剩余强度进行计算并校核承载能力。通过对比ABS和DNV规范中的碰撞模型,2013版HCSR指定的剩余强度校核公式及船体梁载荷计算公式中选取的校核公式更严格。     

船体梁极限强度计算中的曲板“硬角”属性

为了解决极限强度计算时曲板能否作为硬角单元的问题,从曲板屈曲的规范公式出发,讨论曲板屈曲与几何参数的关系。采用非线性有限元程序对具有不同初始缺陷的多组曲板进行极限强度计算,研究初始缺陷对曲板极限屈曲强度的影响。依据是否发生屈曲,给出判定曲板归属硬角单元的判据。     

船体梁极限强度计算中的曲板“硬角”属性

为了解决极限强度计算时曲板能否作为硬角单元的问题,从曲板屈曲的规范公式出发,讨论曲板屈曲与几何参数的关系。采用非线性有限元程序对具有不同初始缺陷的多组曲板进行极限强度计算,研究初始缺陷对曲板极限屈曲强度的影响。依据是否发生屈曲,给出判定曲板归属硬角单元的判据。     

计及侧向载荷作用的纵骨梁柱多跨失稳载荷-端缩曲线确定方法

针对现有船体梁极限承载能力计算的Smith法不能计及侧向载荷作用的问题,本文提出了一种考虑侧向载荷作用下板架变形的纵骨梁柱失稳的屈曲载荷计算模型和方法,推导了计及侧向压力对板架影响的纵骨梁柱屈曲载荷-端缩曲线公式。进行了纵向与侧向载荷共同作用下三个板架的极限承载力计算,分析讨论了侧向载荷、板架参数等对纵骨梁柱屈曲极限强度的影响规律。应用本文方法编制了考虑侧向荷载作用的船体梁极限强度程序,进行了实船的计算和对比分析。     

船体梁的极限强度分析

沿用Cadewell直接计算极限强度的方法，基于有限元的计算思想，将结构离散化为由横向构件和垂向构件所组成的结构，然后利用船体梁在破损时的应力分布，精确计算了船体梁的极限强度，并对加筋板受压时可能出现的5种屈曲形式作了分析，给出了考虑这5种屈曲模式的加筋板极限屈曲强度的公式；以某大型散货船为例，对船体的极限强度进行了评估，结果表明该方法是简便、可靠、实用可行的。     

卸船机俯仰梁裂纹产生原因分析

分析某卸船机俯仰梁两次产生裂纹的位置附近的结构和锈蚀状态,结合该卸船机累计作业量,对其设计寿命循环次数进行计算,同时,对产生裂纹的结构进行疲劳强度校核,分析计算结构改变前后俯仰梁疲劳强度的变化,最终确认产生裂纹的原因,并给出结构维护措施。     

北仑2100t／h卸船机整机滚装及海上运输

着重就北仑卸船机滚装对码头水工滚装段要求，卸船机滚装及海上运输工况对卸船机的特殊要求，对滚装船选型应考虑的因素，如何利用潮差和船舶吃水深度，采用铰接滚装过渡梁满足北仑和大连码头面高差大的滚装要求以及卸船机海上运输加固和海上运输、滚装经济效益效益等作了论述。     

智能化卸船机关键技术及实现

传统卸船机依靠人工操作完成对卸船机控制,对操作人员的要求较高,且容易出现误操作;智能化卸船机,可以有效降低操作人员的工作强度,提高工作效率。从自动定位、智能抓取等方面对智能化卸船机的技术进行研究,可为卸船机的智能化发展提供参考。     

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。     

船体梁极限强度的近似计算

船体梁的总纵强度是反映船舶结构安全可靠的最基本的强度指标。船体结构极限强度评估对于船舶结构初步设计、使用、维护和维修都非常重要，因此船体梁极限强度研究成为近几十年来船舶工程界的热点研究课题之一。到目前为止有两种典型的加筋板和船体梁的极限强度分析方法，它们是直接计算法和逐步破坏分析法。本文基于加筋板单元的平均应力应变曲线和逐步破坏分拆方法，提出了加筋板和船体梁极限强度的简化分析方法，考虑了初始挠度和残余应力对加筋板单元极限强度的影响。数值结果表明，采用本文简化方法得到的结果与有限元计算结果或其它逐步破坏分析结果比较符合。     

船体板和加筋板的屈曲及极限强度研究综述

船体板和加筋板的屈曲及极限强度是船舶结构强度设计的重要内容,近年来研究成果颇丰,为了能够更方便地对其展开学习和研究,对近十几年来国内外钢质船体板和加筋板的屈曲及极限强度研究进展进行综述。主要叙述了静态加载范畴下的研究现状,分别按照试验法、数值计算法、解析法和综合性方法 4种不同研究方法,对完整结构和含有开口、裂纹、腐蚀、凹痕几种不同损伤的非完整结构,在承受单一载荷或联合载荷作用下的极限强度研究成果进行系统的概述,并介绍加筋板低周疲劳和动力屈曲的研究必要性和部分研究成果,讨论各研究方法的优劣性,对一些重要的定性研究结论进行汇总,指出6个需要进一步展开研究的问题。     

卸船机平衡梁开裂修复技术

针对卸船机行走机构平衡梁在加固后重新出现的开裂现象，分析了原修复工艺在现场施工中存在的问题，提出了一种新的修复加固方案及现场施工工艺，给出了详细修复方案、大平衡梁加固方案应力强度校核方法、铰点下方加强筋板焊缝强度校核方法。经过修复后，该部位至今未发现新的裂纹，验证了新工艺的可行性和有效性。     

大型客滚船舱段屈曲和疲劳强度直接计算

[目的]客滚船是一种高技术、高附加值的船型。由于其结构的特殊性,目前各国船级社还未形成统一的有关客滚船屈曲和疲劳强度的计算规范。[方法]在充分分析客滚船结构特点的基础上,基于项目组自主研发的软件,依照挪威船级社(DNV)的客滚船屈服强度直接计算规范,并参考中国船级社(CCS)有关其他船型的相关规范,对某大型客滚船舱段进行屈曲强度、高级屈曲、热点疲劳3方面的直接计算,并详细介绍直接计算前处理设定方法,[结果]结果表明,目标舱段的屈曲强度、高级屈曲强度及疲劳强度的直接计算结果全部满足规范值。[结论]研究结果对大型客滚船的相关结构分析具有一定的参考价值。     

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。     

钢结构梁元稳定问题的新解法及应用

钢结构稳定问题的有限元解法多数是考虑结构的极限承载力，而对结构的分支稳定问题则较少涉及。本文试图从特征值问题出发，采用有限元法考虑钢结构梁单元的线性分支稳定问题，并用于计算结构的屈曲模态和屈曲荷载以及构件的计算长度。     

燃气轮机吊装轨道系统结构强度分析研究

以某船为研究背景,进行了燃气轮机吊装轨道的强度分析研究。首先开展了导轨系统的受力分析,给出了不同类型力载荷的理论计算结果;再利用有限元软件分别建立了导轨的杆梁单元和实体单元三维计算模型;然后确定了10个典型计算步的载荷;经过试算对比两种模型,杆梁单元和实体单元模型相比具有求解速度快,效率高等特点。进而确定了以杆梁单元网格为主要计算模型,实体单元网格为校核计算模型的研究思路。计算结果表明：现有吊装轨道系统的强度满足使用要求,在过渡导轨段是整个导轨系统的薄弱环节,需要进一步优化吊装轨迹或者局部结构加强。     

基于有限元法的海上吊装运输船起重机设计与分析

设计了最大起吊重量为460t、最大起吊高度为100m的海上风电吊装运输专用船起重机,综合运用结构单元、实体单元、连接单元和约束方程,建立了包括人字架、吊臂、回转转台部件的柔体有限元模型,并进行了典型工况下起重机力学性能有限元分析,找出设计缺陷并进行改进设计,最后对改进的起重机进行强度、刚度和屈曲分析。     

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。     

基于三维有限元的卸船机悬臂梁强度分析

采用三维有限单元法分析计算与现场检测对卸船机悬壁梁进行了应力分析，发现驳船对卸料料斗产生的水平方向载荷是使悬臂梁应力过大的主要原因，且计算得到的焊缝强度最薄弱的区域与实际情况吻合。在此基础上，提出了改造方案。