核发电船堆舱破损状态极限强度分析

对于核发电船而言,考虑到核反应堆的安全性问题,船体结构即使发生破坏,也要保证整体的强度,所以有必要针对破损后的船体梁进行极限强度分析。在船体剩余极限强度分析中,核反应堆舱所处舱段的极限承载能力是整个核发电船极限强度分析的关键。文章研究的重点集中在核反应堆舱段,在该舱段选取危险剖面进行剩余极限强度分析。同时,采用中和轴偏转的Smith方法对反应堆舱段进行破损船体极限强度计算,并结合HCSR规范对其进行评估。根据该核电船作业海域的海况资料,对其遭遇的波浪载荷进行长期极值预报,进而得出该船破损情况下的设计极限弯矩。结果表明,该船的设计极限弯矩满足规范中的要求,为基于规范的特定海域中的特定船型剩余强度评估提供参考。     

基于概率破舱的载荷计算方法及弯曲剩余强度分析研究

基于NAPA软件对某甲板货船进行建模分舱,计算了船舶概率破舱后三个初始工况下所有破损组合的弯矩值,并采用VB编程语言产生最大弯矩包络曲线;对破损后船舶的弯曲剩余强度进行了确定性分析研究,分析并得出了满足许用应力时舷顶和舭部所允许的最大破损范围。概率破舱载荷计算结果较为安全可信,且弯曲剩余强度分析方法对船舶破损时强度的判断有一定的参考作用。     

基于Matlab油船意外泄油性能的程序设计

基于概率方法的意外泄油性能参数计算是2010年1月1日及以后新造船破舱稳性需要评估的性能之一,满足一定的衡准要求方可。根据油船的分舱分别进行船底破损概率和船侧破损概率的插值,然后按照一定的公式求出船底破损后与船侧破损后的泄油量的加权之和,即意外泄油性能参数。由于手工计算费时费力,文章基于Matlab平台,开发了意外泄油性能参数的自动计算程序模块。计算结果与文献结果相比较,证明了本程序的计算精度,具有较好的工程实用价值。     

单舱大开口重吊船浮箱系统和分舱系统的设计与研究

单舱大开口重吊船是一种能载运杂货、散货、集装箱、重大件货及滚装货,并在舷侧配置大功率吊机的船舶,因其货舱开口大,横舱壁少,一旦主货舱破损进水,残存的可能性很小,而吊机使用时产生的横倾力矩给船舶稳性带来不利影响。为了解决这些问题,我们设计新型的浮箱系统和分舱结构,解决了单舱重吊船因货舱开口大,横舱壁少,一旦主货舱破损进水,残存的可能性很小的问题,提高了在破舱发生时的残存概率。通过对浮箱系统的设计,提高了船舶使用吊机时的船舶的稳性。     

降低总纵弯矩的散货船分舱优化设计技术研究

梳理了降低总纵弯矩的散货船分舱优化流程。以中船重工船舶设计研究中心有限公司开发设计、山海关船舶重工有限责任公司建造的93 000 DWT散货船作为母型船,进行目标船货舱区分舱方案设计,通过参数化建模,快速建立22种分舱方案。针对每种分舱方案,合理的确定空船重量分布,根据规范要求和船东需求,确定典型装载工况。输出每个载况完整状态和单个货舱破损状态的弯矩剪力信息,统计和比较每种分舱方案的弯矩剪力极值,综合考虑其他性能指标,选定最优方案。通过中垂弯矩的有效控制,避免了弯矩剪力增加引起相关构件尺寸的增大,造成空船重量不必要的额外增加,为适当削减部分构件的尺寸提供条件,为降低空船重量奠定基础。     

12500载重吨重吊多用途船破损稳性研究

在保证大开口货舱功能需求的前提下,研究12 500载重吨重吊多用途船的破损稳性,使其满足分舱指数要求。对货舱数量、边舱数量、边舱宽度、水密二甲板分隔高度、双层底高度、压载水舱型式等各因素进行定性分析,获得各因素对该船破损稳性的影响趋势,指导该船的破损稳性设计。同时也评估了机舱区域船底破损,使其满足公约的要求。最终得出同时兼顾船舶功能和破损安全的设计,对类似的万吨级重吊多用途船的开发具有借鉴意义。     

横风横浪中破损船舶瘫船稳性倾覆概率研究

为了评估船首破损以后的倾覆概率,基于完整船舶瘫船稳性研究,尝试将破损船舶时域进水过程和倾覆概率计算结合。用Monte Carlo方法数值模拟某船破损以后的倾覆概率,采用四阶Runge-kutta方法求解横摇运动方程,研究不同载况下的倾覆概率和稳性高度变化。计算结果表明:相比完整船舶,破损船舶的短期和长期倾覆概率都增大;而在进水过程中,破损船舶的倾覆概率先减小后增大,到进水终了时刻达到最大。研究成果可望为破损船舶瘫船状态下的倾覆机理和波浪中破舱稳性衡准的制定提供技术支持。     

CSR-H对3.5万吨散货船的影响评估

以3.5万吨散货船实船为例,主要通过SDP规范计算和DSA有限元计算,校核CSR-H对该船结构尺寸和质量的影响。在规范计算方面,主要核算不同工况下的轻货舱、重货舱/风暴压载舱的弯曲强度、剪切强度、极限强度和剩余强度对主要结构尺寸的影响。同时,对重货舱同时兼做风暴压载舱第三货舱的所有区域进行屈服强度评估和屈曲强度评估。     

破损舰船瘫船状态倾覆概率评估方法

国际海事组织已基本确定了完整船瘫船状态下的第2层薄弱性倾覆概率评估方法。由于破损舰船在风浪中运动的复杂性,破损舰船瘫船状态下的倾覆概率评估方法还未提出。基于完整船瘫船失效模式评估方法的思想,对破损舰船的横摇运动进行简化,提出一种评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法,并利用实船进行计算分析。分析各参数对倾覆概率的影响,研究对称进水和非对称进水这2种情况下的倾覆概率。结果表明:所提的用于评价破损舰船瘫船状态下倾覆概率的方法可行,其中非对称进水更为危险,可为研究破损舰船瘫船稳性提供参考。     

优化算法对船舶可靠性的影响分析

通过构建径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络近似模型,分别采用自适应模拟退火算法(Adaptive Simulated Annealing,ASA)、多岛遗传算法(Multi-Island Genetic Algorithm,MIGA)、粒子群法(Particle Swarm Optimization,PSO)3种优化算法,以重量最轻为目标,对油船整体舱段进行基于CCS规范的优化设计;之后利用Abaqus非线性有限元法计算了轻量化舱段的极限强度,并通过建立极限状态方程,进一步研究优化算法对船体极限强度可靠性的影响;最后,为直观、量化地反映船舶的风险变化程度,通过提出失效概率折减率μ,发现PSO-RBF算法下减重单位舱段重量,船体梁失效概率增加最少。     

Reliability analysis of a bulk carrier in ultimate limit state under combined global and local loads in the hogging and alternate hold loading condition

The alternate hold still-water loading in hogging combined with wave loading is critical for the safe design of bulk carriers. The ultimate longitudinal strength of the hull girder of bulk carriers in this condition has been found to be considerably reduced by the action of local lateral pressure loads. In the present paper, an interaction equation based on the ultimate hull girder strength assessment obtained by nonlinear finite element analyses is adopted to consider the relationship between ultimate longitudinal bending capacity and average external sea pressure over the bottom. This interaction equation is used as the basis for the failure function. The annual probability of failure is obtained by FORM analysis considering two typical load cases, namely, pure longitudinal hogging bending moment and combined global hogging bending moment and local lateral pressure loads. The effect of heavy weather avoidance on the failure probability is evaluated. The results show that the local lateral pressure has a significant influence on the annual probability of failure of bulk carriers in the hogging and alternate hold loading condition.     

大型集装箱船极限强度准则可靠性研究

本文对某一万箱级和某两万箱级的2型超大型集装箱船的极限承载能力分布、静水弯矩分布、波浪弯矩极值预报以及UR S11A要求的极限强度进行了分析，采用改进的一次二阶矩法（FORM），对2型船的失效概率进行计算，旨在验证满足UR S11A极限强度要求的超大型集装箱船的安全水平，以验证此强度准则的可靠性。     

77.15m甲板机动货驳总纵强度分析

参照中国船级社《船体结构强度直接计算指南》,对航行于中国沿海海域的77.15m甲板机动货驳的总纵强度进行计算,静水弯矩利用澳大利亚的M axsurf软件进行计算。波浪弯矩根据二维S、T、F线性切片理论进行计算。     

船体破损后外载荷与船体极限弯矩

基于船舶不沉性理论，运用符拉索夫抗沉性计算法确定船舶破损后浮态参数之后，作出波浪上船舶破损浮力曲线，继而计算了波浪弯矩和波浪剪力；并用非对称梁弯曲理论建立了破损模型，将外载荷与破口联系在一起研究了破损船舶极限弯矩，通过实例计算得出了预想结果。     

基于遗传算法的VLCC货油舱分舱优化

探讨以减小静水弯矩为目标的超大型油船分舱优化方法。建立以横舱壁位置为参变量的参数化分舱模型,编程实现典型工况配载计算;建立基于遗传算法的优化模型,实现在主尺度、船型和货油舱区域总长确定的情况下,以最小静水弯矩为优化目标的货油舱横舱壁位置优化。实际应用结果表明,该方法能快速高效地找到满足强制规范要求的静水弯矩最优的分舱方案。     

Ultimate strength analysis of a bulk carrier hull girder under alternate hold loading condition,Part 2: Stress distribution in the double bottom and simplified approaches

This is the second of two companion papers dealing with nonlinear finite element modelling and ultimate strength analysis of the hull girder of a bulk carrier under Alternate Hold Loading (AHL) condition. The methodology for nonlinear finite element modelling as well as the ultimate strength results from the nonlinear FE analyses was discussed in the companion paper (Part 1). The purpose of the present paper is to use the FE results to contribute towards developing simplified methods applicable to practical design of ship hulls under combined global and local loads. An important issue is the significant double bottom bending in the empty hold in AHL due to combined global hull girder bending moment and local loads. Therefore, the stress distributions in the double bottom area at different load levels i.e. rule load level and ultimate failure load level are presented in detail. The implication of different design pressures obtained by different rules (CSR-BC rules and DNV rules) on the stress distribution is investigated. Both (partially) heavy cargo AHL and fully loaded cargo AHL are considered. Factors of influence of double bottom bending such as initial imperfections, local loads, stress distribution and failure modes on the hull girder strength are discussed. Simplified procedures for determination of the hull girder strength for bulk carriers under AHL conditions are also discussed in light of the FE analyses.     

考虑实时浮态调整的散货船分舱优化

以某散货船为例,在船舶主尺度、船型参数和货舱总长度不变的情况下,将货舱间横舱壁的偏移距离作为优化参数,以船舶静水弯矩和静水剪力为目标函数进行优化,寻求使船舶静水载荷达到最小的横舱壁组合,并针对货物随着舱壁位置不同而引起的浮态变化,编写实时调整压载水的程序。该程序可应用在散货船的初步设计中,对船舶分舱设计和配载布置都具有指导性的意义。     

Design safety margin of a 10,000 TEU container ship through ultimate hull girder load combination analysis

Assessment of the ultimate longitudinal strength of hull girders under combined waveloads can be of particular importance especially for ships with large deck openings and low torsional rigidity. In such cases the horizontal and torsional moments may approach or exceed the vertical bending moment when a vessel progresses in oblique seas. This paper presents a direct calculation methodology for the evaluation of the ultimate strength of a 10,000 TEU container ship by considering the combined effects of structural non-linearities and steady state wave induced dynamic loads on a mid ship section cargo hold. The strength is evaluated deterministically using non-linear nite element analysis. The design extreme values of principal global wave-induced load components and their combinations in irregular seaways are predicted using a cross-spectral method together with short-term and long-term statistical formulations. Consequently, the margin of safety between the ultimate capacity and the maximum expected moment is established.     

联合弯矩作用下含裂纹船体结构剩余极限强度评估方法研究

裂纹损伤对于船体结构来说难以避免,将削弱结构的极限强度,所以研究含裂纹损伤船体结构的剩余极限强度意义重大.对于含裂纹舱段结构,现有的研究主要针对垂向弯矩作用下的剩余极限强度,对于联合弯矩作用下的研究还很欠缺.本文采用非线性有限元分析方法,研究了垂向弯矩和水平弯矩联合作用下含裂纹舱段的剩余极限强度.提出了计算含裂纹船舯舱段在联合弯矩作用下剩余极限强度的计算公式,通过对含裂纹箱型梁的有限元计算结果进行拟合,得到公式中待定系数的表达式.研究结果表明,本文提出的方法可以快速预测船体结构在联合弯矩作用下的剩余极限强度.