极地邮轮甲板结构的冗余度分析

按照国际海事组织(International Maritime Organization, IMO)对船舶结构冗余度的要求,基于加筋板损伤假定,提出一种邮轮甲板结构冗余度验证方法,包括邮轮甲板结构冗余度准则、损伤假定、载荷情形和非线性有限元分析等内容。采用该方法对不同上层建筑参与度下极地邮轮甲板结构的冗余度进行验算。计算结果符合法国船级社《Rules for the Classification of Steel Ships》的加筋板屈曲失效准则,邮轮甲板结构能满足冗余度要求,即“任何加筋结构构件的局部损伤(如局部永久变形、断裂或焊缝失效)不会立即导致整个加筋板格垮塌”。该研究可供邮轮的结构冗余度设计参考。     

邮轮典型开孔高腹板板架结构极限强度分析

[目的]开孔高腹板板架结构是在大型邮轮上层建筑中广泛使用的一类特殊结构,为建立此类结构的设计方法,需充分掌握大型邮轮上层建筑典型开孔高腹板板架结构的力学特性。[方法]综合运用经典加筋板理论与非线性有限元方法,分析甲板初始缺陷、纵桁规格、腹板开孔对板架纵向受压极限承载能力的影响规律。[结果]发现薄板板架对于初始缺陷更为敏感且不同于厚板板架的初始变形模式,纵桁对纵压极限能力贡献度较大,纵压极限承载能力对开孔比例、开孔形状敏感性较低,开孔位置决定崩溃破坏屈曲带的位置,进而揭示了开孔高腹板板架的破坏失效模式。[结论]所得甲板初始缺陷、纵桁几何尺寸、腹板开孔诸因素对开孔高腹板板架极限强度的影响规律,可为邮轮结构轻量化设计及安全性评估提供指导。     

焊接变形和应力对甲板板架极限强度的影响

船舶建造过程中,焊接引起的结构变形和应力对船舶结构性能产生影响。以典型船舶甲板板架为例,研究焊接初始缺陷对甲板板架极限强度的影响。采用数值仿真方法模拟甲板板架的焊接过程,获得结构焊接变形和残余应力,对含初始缺陷的板架结构施加轴向压缩载荷,计算板架结构的极限强度,并与理想结构进行比较研究。结果表明,轴向压缩载荷下,甲板板变形过大是引起板架整体失稳的主要因素;焊接变形及残余应力显著地削弱甲板板架极限承载能力,焊接初始缺陷降低甲板板架整体刚度,影响结构失效模式。     

端面转角对板架结构极限强度的影响研究

文章以单层板架、开孔单层板架和双层板架为研究对象,采用非线性有限元法,开展了端面转角对板架结构极限强度的影响研究。首先对单层板架、开孔单层板架和双层板架在不同端面转角下的极限强度进行了系列数值计算,然后对比分析其极限载荷和失效模式,获得了端面转角对板架结构极限强度的影响规律,为开展甲板板架结构极限强度试验提供方法参考。     

大型邮轮泳池结构开口补强优化设计方法北大核心CSCD

[目的]大型邮轮泳池结构大开口降低了甲板结构的承载能力,补强是提高开口结构强度的有效手段,但补强的形式多样对开口结构优化设计提出了挑战。为此,[方法]运用变密度拓扑优化方法对泳池开口补强板进行优化,以获得一种新型开口补强方式,并进一步对结构开展尺寸优化,获得更为合理的板厚分布,从而达到最好的减重效果。[结果]优化结构与原型结构相比,极限承载力提高了1.1%,最大应力下降了3.3%,减重7.0%。[结论]所提优化设计方法可为邮轮甲板开口结构提供一种补强设计手段。     

大开口双层板架模型屈曲失效简化方法研究

本文开展了含大开口结构的双层板架模型轴向受压稳定性实验,采用非线性有限元软件ABAQUS,建立了甲板大开口双层板架模型,开展了该模型在轴向压缩载荷作用下的屈曲失效过程的数值计算分析,数值计算结果和试验吻合较好。在此基础上,根据甲板结构屈曲失效诱因,将双层板架模型简化为单层板架局部模型,并分析了简化模型在轴向载荷作用下的屈曲破坏路径与极限承载能力。结果表明,简化后的加筋板模型能有效模拟双层板架模型的失效模式,为大开口甲板板架稳定性分析提供了新思路。     

基于有限元分析的大型豪华邮轮船型研究

为找出初期大型豪华邮轮船体造型中存在的缺陷,提出基于有限元分析的大型豪华邮轮船体造型研究方法。以某大型豪华邮轮资料实施对标分析构建船体有限元模型,选取四节点减缩积分板单元S4R划分网格,依照相关标准在模型内引入初始几何缺陷。将不同的工况与载荷加载至船体有限元模型上,并设定相应的边界条件,在此基础上分析船体造型的应力与相对变形情况。结果显示：研究对象受整体纵弯矩包络线载荷影响,底部甲板中间区域形成较大面积无法满足应力标准的区域;受整体纵剪力包络线载荷影响,部分强框架局部区域产生的应力变化不符合相关标准;外底板与内底板结构的屈曲应力成分主要为短边受压应力,随甲板高度提升,板格屈曲应力成分从短边受压应力转换成剪切应力。     

2750 TEU集装箱船的局部振动评估

通过半解析法和有限元法对一艘2750TEU集装箱船进行了机舱、尾部及甲板室的局部振动预报,包括板格、筋和板架的首阶固有频率以及罗经甲板和舷侧板架的固有频率和振动模态。计算表明,2750TEU集装箱船的局部振动性能良好,满足亚临界动态设计的设计衡准。指出对采用低速机的船舶而言,用亚临界动态设计方法是可行的。     

大跨度无支撑甲板纵向稳定性分析和优化设计

讨论了作为强力甲板的大跨度甲板板架的纵向受压稳定性计算方法,指出传统的线性计算方法偏于保守。提出了大跨度甲板板架的稳定性分析和优化设计思路,并以某大跨度简单板架为例采用非线性方法进行了纵骨与强横梁的组合优化分析。实例证明了在保证甲板稳定性的前提下,适当提高纵骨刚度可以较大程度的降低横梁必要刚度,从而减轻结构重量,提高材料利用率。     

8万总吨邮轮顶甲板结构设计

以8万吨邮轮顶甲板为研究对象,基于规范对结构布置和强度计算等描述性要求,从骨架型式、纵骨间距、强横梁设置,以及普通碳素钢、高强度钢、铝合金材料适用性等方面,开展目标邮轮顶甲板结构设计。考虑到建造施工便利性、减少构件焊接量、易于控制甲板结构变形等因素,确定采用合金带筋板结构轻量化设计方案。研究成果可为邮轮上层建筑结构轻量化设计提供参考和借鉴。     

邮船餐厅顶部大空间结构立柱设计敏感性分析

为提高邮船空间感,减少大空间结构立柱数量,对某邮船项目餐厅顶部大空间结构进行剖析。对比规范计算、力学计算、梁系有限元计算、板梁结构有限元计算,分析有无立柱对分段质量、结构尺寸、净空高度、结构变形等方面的影响,分析大空间结构立柱设计敏感性,为邮船大空间结构立柱设计提供参考。     

邮轮支柱设计

以国产首制大型邮轮为例,围绕其支柱的设计流程,从支柱的布置、设计载荷、规范设计和全船有限元分析等4个方面进行分析,总结该类船型的支柱设计特点。在规范计算中,主要考虑规范平均载荷和局部集中载荷2种情况下受压支柱的屈曲强度;在有限元分析中,主要考虑规范平均载荷与船体梁变形共同作用下支柱的屈曲强度和受拉支柱的屈服强度。通过全船有限元分析验证该设计满足要求,受拉支柱主要出现在艏部、艉部和上层甲板。研究成果及其实践可为后续类似船型的支柱设计提供参考。     

邮船中庭结构设计与强度校核

为突破国内在邮船中庭等特殊结构方面的设计瓶颈,以某50000 t邮船项目为例,对位于船中跨3层甲板的中庭进行结构设计.在无成熟规范参考情况下,基于中庭布置特点,提出中庭结构设计要点,结合实例形成邮船中庭结构设计方案.进行有限元仿真计算,整理形成邮船中庭结构强度校核指导.根据校核结果给出邮船中庭结构设计优化方案,可大幅降...     

基于Smart3D的邮船生产设计数字化标准流程

针对大型邮船生产设计内容和特点，选用Smart3D作为平台，固化邮船生产设计各阶段节点，定义节点流程工作内容，梳理邮船生产设计数字化标准流程，形成相关标准流程文档。应用表明该流程具有实际意义，可为后续大型邮船开展数字化生产设计提供参考方向。     

大型豪华邮船上层建筑舷侧门窗结构强度

以大型豪华邮船整船结构强度分析结果为基础，选取典型的上层建筑舷侧门窗类型进行细化模型强度分析。以粗网格结果为基础，针对舷侧门窗结构进行细化模型计算，获取开口结构的详细应力分布规律，在应力值超规范的位置采取增设插入板的方式进行加强。在结构优化后，相应区域均满足强度要求。研究结果可为大型豪华邮船上层建筑舷侧门窗设计提供参考。     

密加筋板结构在铝质上层建筑结构设计中的应用研究

结构轻型化是船舶设计的主要目标之一.针对某新型海上客滚船上层建筑设计,采用了立体刚架及密加筋板结构设计方案,并对其进行了局部和整体结构有限元分析.结果显示,与规范设计结果相比,该方案选用较薄的甲板板,结构强度优于按规范设计的方案,且具有良好的工艺性及经济性.本文结论可为大型船舶铝质上层建筑设计及规范有关条文的修订提供参考.     

面向国产大型邮轮的虚拟设计评审方案研究

本文分析了国内大型邮轮三维设计模型的虚拟评审需求,基于Intergraph Smart 3D和SmartPlant Review软件,提出了国产大型邮轮虚拟设计评审的总体解决方案。该方案采用三维模型轻量化、模型虚拟评审以及大型邮轮设计-评审数据转换等关键技术,实现了面向大型邮轮设计的沉浸式三维模型全流程虚拟评审,并通过在国产大型邮轮设计模型上的应用测试,验证了该方案的可行性,可为提高大型邮轮设计生产效率、缩短建造周期以及降低生产成本等提供重要的技术支撑。     

极地探险邮船顶推结构强度计算方法

在极地探险邮船下水后,需要采用拖船顶推的方式将邮船移动至码头边上。由于邮船结构较为薄弱,须校核顶推结构强度。为分析邮船舷侧结构在顶推力作用下的结构强度,基于有限元仿真方法,计算舷侧尾部顶推力作用下的结构应力。简化梁系计算,分别计算1跨、3跨、5跨下目标梁的应力。对比分析可得：梁系计算考虑的梁跨数越多,计算得出的X向正应力值越低,且当梁跨数达5跨时,梁系计算结果与有限元计算值仅有1.6%的差距。因此,在顶推计算中可建立5跨的梁系模型替代有限元计算,快速得出结果并保证一定的计算精度。     

大型邮船房舱门窗开口结构的起浮过程变形监测

为排除大型邮船房舱门窗开口结构发生变形的可能性，需要开展变形监测。在大型邮船船体结构完工后的全船起浮过程中，运用高精度激光跟踪仪，对房舱门窗开口结构进行起浮过程变形监测。测量并收集起浮过程不同阶段的房舱门窗开口结构三维坐标数据，经分析对比，掌握房舱门窗开口结构起浮过程变形情况，为大型邮船的结构设计和建造的可靠性与安全性提供数据支撑。     

DNV GL新规范对大型集装箱船结构设计的影响

从总纵强度、舱段有限元和典型结构局部强度三个方面解析了DNVGL规范与GL规范在集装箱船结构方面的内容差异。以一艘14500TEU集装箱船为算例，分析了DNVGL规范对大型集装箱船结构设计的影响。结果表明，DNVGL规范对于集装箱船的总纵强度和舱段有限元提出了更高的要求，而在压载舱边界结构和艏部砰击方面的要求相对于GL规范有所降低，存在一定的优化空间。