散货船压弯型底边舱下折角结构设计

针对散货船结构中容易损坏的底边舱下折角,综合考虑协调共同规范(CSR-BCOT)疲劳强度评估方法与散货船压弯型底边舱下折角结构的设计标准,结合某型61 000 t级散货船,采用有限元方法对比分析纵向肘板、三线对齐方式、压弯半径,以及横向肘板对底边舱下折角结构屈服强度和疲劳强度的影响,以及三线对齐结合大圆弧半径对纵桁尺寸的影响,提出散货船压弯型底边舱下折角结构的优化设计方案。     

油船底边舱折角点的优化设计

从斜板角度和折角形式两个方面对油船底边舱的上、下折角点进行优化设计。以常规的焊接型折角为研究对象,分析了四组不同斜板角度的有限元模型。根据应力和疲劳寿命曲线,得到了斜板的最优角度。比较了圆弧型折角与焊接型折角的应力水平与疲劳寿命。结果表明:圆弧过渡能降低上、下折角点的应力峰值,焊接型折角的嵌接肘板能提高下折角点的疲劳寿命。在此基础上,研究了圆弧型折角对斜板最优角度的影响。     

船舶圆弧过渡肘板节点的屈曲破坏研究

船体构件腹板在连接端部逐渐升高形成圆弧过渡肘板节点,较大的腹板尺寸导致其受弯时易出现屈曲破坏,从而影响船体结构的安全性。以典型圆弧过渡肘板连接的横梁-肋骨节点结构为研究对象,采用极限强度试验与非线性有限元模拟方法,研究肘板节点受弯时的破坏模式、极限载荷以及屈曲过程,讨论肘板臂长、圆弧半径、面板厚度对节点结构屈曲破坏的影响。结果显示:考虑初始缺陷的非线性有限元模拟结果与试验结果一致;根据肘板尺寸的不同,屈曲破坏的位置包括靠近肋骨的横梁腹板区域以及肘板与横梁过渡圆弧处的腹板区域;随着肘板臂长的增加,不同圆弧半径时节点的极限载荷均为先增大后趋于不变;随着圆弧半径的增加,肘板臂长较小的节点极限载荷缓慢上升,肘板臂长较大的节点极限载荷则近似呈线性增长趋势;面板厚度对极限载荷的影响较小,随着面板厚度的增加,极限载荷先缓慢增加后趋于不变。     

基于HCSR的散货船底边舱折角优化设计

以某18万吨级散货船为例,以焊接型底边舱折角和圆弧型底边舱折角2种形式为研究对象,对散货船底边舱折角进行优化设计。分别选择轻货舱、重货舱和重压载舱分析结构布置形式对应力水平和疲劳的影响;从应力、疲劳和工艺等方面对焊接型折角和圆弧型折角进行比较。在此基础上,研究圆弧半径对折角应力和疲劳的影响。     

长甲板室端部应力集中分析及优选设计研究

针对长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处的应力集中问题,采用结构有限元数值分析方法,探讨在空间布置受到限制的条件下,应力集中交界处圆弧型肘板臂长、圆弧半径等参数变化对应力分布和大小的影响,并得到降低应力集中系数的圆弧型肘板参数的最佳值。文中根据研究结果,对某艘实船的长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处圆弧型肘板进行优选设计,有效地降低了该处的应力集中水平。     

长甲板室端部应力集中分析及优选设计研究

针对长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处的应力集中问题,采用结构有限元数值分析方法,探讨在空间布置受到限制的条件下,应力集中交界处圆弧型肘板臂长、圆弧半径等参数变化对应力分布和大小的影响,并得到降低应力集中系数的圆弧型肘板参数的最佳值。文中根据研究结果,对某艘实船的长甲板室纵向围壁端部与主船体露天甲板交界处圆弧型肘板进行优选设计,有效地降低了该处的应力集中水平。     

基于HCSR的散货船底边舱折角优化设计

以某18万吨级散货船为例,以焊接型底边舱折角与圆弧型底边舱折角两种形式为研究对象,进行优化设计。分别选择轻货舱、重货舱及重压载舱分析了不同结构布置形式对应力水平及疲劳的影响；从应力、疲劳、工艺等方面比较了焊接型折角与圆弧型折角；在此基础上,研究了圆弧半径对折角应力及疲劳的影响。     

薄膜型LNG船交变温度载荷下疲劳分析

海上环境引起的船体外板温度昼夜交替变化及装卸载会造成薄膜型LNG船温度应力交替变化。采用综合温度折算法确定船体外板典型昼夜温度,并针对薄膜型LNG船温度场分析建立三舱段有限元模型及底边舱折角区域精细模型,采用子模型法计算出各典型温度下的结构温度应力。研究结果表明底边舱折角处温度应力与船体外板水线面上下的温度差异呈良好的线性关系,船体外板温度的日周期性变化及装卸载引起的温度交变应力对船体结构疲劳强度影响不大。     

基于传递矩阵法的2种过渡环形式球面舱壁结构强度分析

以2种过渡形式的球面舱壁作为研究对象,利用Riccati传递矩阵法对其结构强度进行计算并分析。研究了锥壳过渡球面舱壁中半锥角和球-环折角对结构强度的影响,建议优先选取较小的球-环折角;讨论了球壳及环壳半径对圆弧过渡球面舱壁的影响规律,认为在一定的球面舱壁长度下,存在特定球壳半径及相应的环壳半径使得应力状态最佳;比较了2种形式的球面舱壁结构,分析其结构强度差异。     

舱内爆炸载荷下箱型梁船体节点结构强度分析

[目的]为了研究箱型梁典型节点结构在舱内爆炸下的结构强度,[方法]基于ANSYS/LS-DYNA显式动力有限元软件,首先建立箱型梁船体舱段结构的有限元模型。然后,采用ALE算法开展舱内爆炸载荷下舷侧箱型梁与强横梁连接处不同型式节点结构的动态响应数值计算。最后,在给定的炸药当量和爆点位置情况下,获得舱室结构的整体变形和破坏模式,并分析在不同节点结构设计方案下典型位置的应力特征。[结果]计算结果表明:舷侧箱型梁与强横梁连接处圆弧式和肘板式节点结构的应力峰值与甲板破口尺寸基本相当;从舱壁撕裂长度来看,肘板式稍逊于圆弧式,在中间箱型梁与强横梁连接处,圆弧连接最优,单侧肘板次之,双侧肘板最差。[结论]所得到的数值计算结果可为箱型梁节点连接结构的工程应用提供有益的参考。     

对接接头焊趾应力集中有限元分析

研究焊缝几何参数对应力集中的影响,对于提高焊接结构疲劳强度有重要的意义.本文采用有限元方法,计算了双侧对称加强高和单侧加强高的对接接头焊趾处的应力集中系数,分析了几个主要参数,包括焊趾倾角、焊趾过渡圆弧半径和板厚对于应力集中系数的影响,研究了焊趾处应力集中沿板厚方向的变化情况,在分析大量计算结果的基础上给出了估算两种形式的对接接头应力集中系数的经验公式.结果表明,减小焊趾倾角,增大过渡圆弧半径,可以减缓焊趾处截面形状的变化,改善焊趾处的应力集中;板厚的增加使得应力集中系数增大.并且单侧加强高的对接接头应力集中系数小于双侧对称加强高对接接头的,其减小幅度只与θ有关.     

基于直接计算方法的海上超大型浮式结构物单模块强度分析

海上超大型浮式结构是由若干个与半潜平台相似的浮体通过连接器相连而成的一种新型海上结构,目前对其结构强度分析较少。文章基于直接计算方法,采用SESAM/Hydro D进行超大浮体单模块水动力分析并预报其波浪载荷,进而调用SESAM/Sestra模块进行超大浮体总体强度有限元分析。分析表明,超大浮体的三个连接部位出现了较大应力集中。选取这三处连接部位作为关键节点,采用ANSYS计算该三处关键节点的局部强度。研究结果表明,在横撑与下浮体连接处总体和局部应力均最大,该部位是易产生疲劳破坏的部位,需要重点研究。     

基于DPDM 技术的室内双层地基承载试验及变形场分析*

通过室内双层地基模型试验,研究上部硬土层在不同强度和厚度条件下的双层地基承载性能,并拍摄数码图像分析了双层地基的变形场。分析荷载p-基础沉降s 曲线,双层地基极限承载力随上部硬土层强度和厚度的增大而增加,双层地基极限承载力下对应的基础垂直位移随上部硬土层强度和厚度的增加而降低;当模型试验中的上部硬土层的水灰比为10%、厚度为30 mm,以及上部硬土层的水灰比为20%、厚度为60 mm 时,后者的极限承载力是前者的3.01 倍,后者的极限承载力下对应的基础沉降是前者的基础沉降的0.11 倍。利用数字照相变形量测DPDM (The digital photogrammetry fordeformation measurement) 技术对双层地基变形的数码图像进行变形场分析,通过网格图的变形分析,土体的初始变形出现在下部软土层中,随着荷载的增大,网格的变形区域逐渐向上部的硬土层及软土层下部发展,同时在水平方向扩展;双层地基破坏模式为上部硬土层的锥台型整体剪切和下部软土层冲剪的综合型破坏形式。对上部硬土层的强度、厚度的优选设计可大幅度提高软土地基处理的效能。     

隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律研究*

基于上海长江隧道工程,用数值模拟方法对隧道穿越堤防时的堤顶面沉降规律进行了研究。研究发现,隧道半径和隧道收敛率对堤顶面沉降的影响相对简单,而堤身弹性模量、隧道上覆土层厚度、隧道间距对堤顶面沉降的影响相对复杂;堤顶面沉降随隧道半径和隧道收敛率的增大而增大;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降随堤身弹性模量的增大而减小,最后趋于一稳定值;隧道正上方堤顶面最大沉降和最大差异沉降开始时都随着隧道上覆土层厚度的增大而减小,当覆土厚度大于20 m之后堤顶面沉降减小幅度趋缓;在隧道间距小于10 m时两隧道之间的堤顶面沉降随隧道间距的增大而增大,而在两隧道间距大于10 m时堤顶面沉降随隧道间距的增大而减小;堤顶面最大沉降和最大差异沉降都和隧道间距呈S形关系。结果表明,当隧道穿越堤防时,可采取增大堤身弹性模量、减小隧道收缩率、采用适当的隧道半径、覆土厚度和间距来减小堤顶面沉降。     

Fatigue strength improvement for ship structures by Ultrasonic Peening

Ultrasonic Peening has attracted recent attention as a fatigue strength improvement method. The main features of Ultrasonic Peening are generation of compressive residual stress and smoothing of weld toe radius. However, for ship structures, various loads act on the hull structure over a ship??s life, including the construction period, and the compressive stress field of structural members generated by Ultrasonic Peening may change. In order to verify the technique's benefits to ship structures, the influence of load history on the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening needs to be clarified. In this paper, the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening for welding joints were confirmed by experiments with several joint type specimens. In addition, fatigue tests modeling launching, when the stress conditions of a ship's structure changes significantly, were carried out in order to clarify the influence of load history in a ship??s life. Consequently, some cases that have the possibility of decreasing or increasing the improvement effects on fatigue strength by Ultrasonic Peening were clarified, and some efficient methods of Ultrasonic Peening for ship structures were suggested.     

海洋平台结构的安全寿命评估与维修决策研究

基于结构疲劳、断裂控制原理,平台结构疲劳裂纹产生、扩展规律以及修复更新可靠性评估技术,对平台结构进行安全寿命评估及维修决策方法进行了初步研究,给出了中后期服役海洋平台的安全寿命评估与维修决策基本思路和方法;提出了平台安全寿命评估及维修决策方法的基本框架,并依靠剩余强度和裂纹扩展计算来对已有损伤的结构进行安全寿命评定,给出科学的检维修方案,以保证结构安全、经济、可靠地运行。     

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。     

基于HCSR和CSR—OT的油船疲劳有限元法对比分析

为了对比新的散货船、油船协调共同规范和旧的双壳油船结构共同规范,选取两艘具有水平桁结构和两艘具有槽型舱壁油船作为研究对象,对这两种不同结构形式的油船,分别按HCSR和CSR规范的要求,进行加载分析计算疲劳寿命,并基于CSR规定,比较底边舱下折角位置处的疲劳寿命。认为HCSR疲劳载荷选取更加合理,评估体系更加严格。