基于修正双梁理论的邮轮应力分布特性研究

现代大型邮轮上层建筑受长度、宽度等因素的影响,不能完全有效地参与船体梁总纵强度,船体横剖面应力不满足平截面假定,传统梁理论无法正确评估邮轮在总纵弯曲下沿高度方向的纵向应力分布。本文在双梁理论的基础上,探讨邮轮主甲板处水平剪切力导致的剪切变形,分析剪切变形对邮轮上层建筑应力分布的影响提出基于修正双梁理论的邮轮纵向应力计算方法。以一艘典型内河邮轮为研究对象,采用简单梁理论、传统双梁理论及本文提出的双梁理论修正方法计算邮轮纵向应力,并与有限元法计算结果进行对比,分析邮轮纵向应力沿高度分布特性,为邮轮上层建筑强度设计提供理论依据。     

用整船有限元模型分析方法计算舰船的总纵强度

当舰船设有长度较长但开口较多的上层建筑时,其船体结构的复杂性使船体总强度很难用常规的梁理论方法确定.本文采用整船三维有限元分析方法,通过整船加载和惯性平衡处理,计算出设计目标船的总纵弯曲变形和应力分布,以及上层建筑参与船体总纵强度的有效度,为船体总强度校核提供依据.     

复合材料地效翼船结构设计计算方法研究

[目的]在复合材料地效翼船的结构设计中,目前尚无相应的对其结构进行强度和稳定性评估的规范方法。选取复合材料地效翼船设计中夹芯复合材料主浮舟及机翼这2个关键部件的结构强度及稳定性计算方法开展研究。[方法]重点探讨主浮舟及机翼结构的设计载荷计算方法,以及对应夹芯板的强度衡准、整体及局部稳定性计算方法与衡准。利用建立的计算方法对复合材料地效翼船主浮舟的总纵弯曲强度、机翼结构强度以及稳定性进行算例分析。[结果]结果表明,建立的计算方法可以用于复合材料地效翼船主浮舟和机翼结构的强度及稳定性计算,算例中的复合材料地效翼船设计方案满足结构强度和稳定性要求,经受住了实船试验的考核验证。[结论]所得方法可供复合材料地效翼船结构设计计算参考。     

船楼端部侧壁开口对其参与总纵弯曲影响实验研究

对带较长船楼上层建筑的船体立体分段钢质模型进行了弯曲试验，分别研究了以下三种结构状态下，船楼结构参与船体总纵弯曲时的应力分布：(1)完整船楼；(2)切除船楼端部侧壁板和纵向骨架，保留肋骨框架；(3)仅将船楼端部侧壁板切割分离，保留纵横骨架。得出了较长船楼端部侧壁板切割分离可大大减小船楼上层建筑参与船体总纵弯曲的程度，以及船楼端部开口后船楼上层建筑长度可取为开口内侧之间的长度等有价值的结论。     

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。     

冰载荷和纵倾角对螺旋桨强度的影响

[目的]在冰区航行对船舶螺旋桨强度的要求很高,因此对不同情况下螺旋桨的强度进行研究十分重要。[方法]基于有限元方法,以Workbench为工具,计算在冰区运行的不同纵倾角螺旋桨不同工况下的应力、应变,并在计算前开展网格收敛性研究。[结果]由分析计算结果可知:冰级越低,螺旋桨桨叶受到的冰载荷就越小,应力、应变也越小;部分工况下螺旋桨的应力、应变变化十分类似;较大的纵倾角对螺旋桨桨叶的应力、应变影响较大。[结论]计算结果可为冰区船舶螺旋桨的强度设计提供参考。     

铝合金上层建筑参与船体总纵弯曲的特性研究

铝合金材料具有比重和弹性模量小等优良性能,铝合金上层建筑已广泛应用于高速艇与水面舰艇.本文作者应用有限元方法对铝合金上层建筑参与船体总纵弯曲的特性作了较为详细的计算,得到了在纯弯矩作用下铝合金上层建筑与主体之间的应力分布,及总纵弯曲应力在船舯剖面上的分布,并与钢质上层建筑的计算结果进行了比较.文中通过分析获得的一些结论可为铝合金上层建筑设计提供技术支撑.     

船舶复合材料上层建筑概念设计及力学行为研究

针对船舶轻量化的发展需求,以轻质复合材料夹芯结构作为上层建筑的基础板材,以船用复合材料T形连接和y形连接作为设计节点,通过局部设计节点与基础板架的有机组合完成集成式船舶复合材料上层建筑的概念设计.分析船舶上层建筑的多种受载形式,研究其在波浪环境中联合载荷作用下的力学行为表征和宏观响应特性,预报复合材料上层建筑与主船体之间的相互作用及其对船舶总纵弯曲的贡献效率,为船舶复合材料上层建筑的优化设计、可靠性和安全性分析提供有益参考.     

船舶复合材料上层建筑概念设计及力学行为研究

针对船舶轻量化的发展需求,以轻质复合材料夹芯结构为上层建筑的基础板材,以船用复合材料T形连接和Y形连接作为设计节点,将局部设计节点与基础板架有机组合实现集成式船舶复合材料上层建筑的概念设计。分析船舶上层建筑的多种受载形式,研究其在波浪环境中联合载荷作用下的力学行为表征和宏观响应特性,预报复合材料上层建筑与主船体之间的相互作用及其对船舶总纵弯曲的贡献效率,为船舶复合材料上层建筑的优化设计、可靠性和安全性分析提供有益参考。     

邮轮船体的总纵弯曲强度分析

基于中国船级社(China Classification Society, CCS)《邮轮规范》,在实船验证的基础上,重点研究邮轮船体总纵应力分布、上层建筑有效度和总纵强度评估方法,并指导规范使用。分析邮轮船体结构的特点,明确邮轮的船体结构与其他船型的关键区别,指明邮轮船体总纵强度分析的重点。基于《邮轮规范》中的整船直接计算方法,分析总纵弯曲应力和剪应力的分布规律,指出在设计初期的关注点,归纳上层建筑有效度的变化特性。基于船体梁理论,考虑上层建筑有效度,提出评估总纵强度的有效方法。     

钢制双体客船结构总强度有限元分析

双体客船在海上航行时,不仅会受到纵向弯曲力矩,同时在连接桥处还会受到巨大的横向弯曲力矩和扭矩。为保证船体有足够的强度来抵抗各种外力作用,对在各种工况下航行的双体船进行强度校核显得尤为必要。采用有限元分析的方法对1艘40 m的钢制双体船进行总强度校核,通过对比全船和主船体构件的受力特点,了解该船的应力分布及上层建筑对总强度的影响。根据计算结果可知此船的结构满足规范要求,并在此情况下对结构的优化提出建议。     

舰艇上层建筑强度计算研究

本文应用有限元方法研究了舰艇上层建筑参加总纵弯曲的特性，得到了舰艇上层建筑参加总纵弯曲的特性与主要参数的关系。在初努设计阶段，通过有限元分析，可获得既能满足使用要求，又能达到强度标准的上层建筑型式，为上层建筑的合理选型和优化设计提供依据。     

长桥楼上层建筑结构设计分析

长桥楼上层建筑型式在现代舰船设计中越来越常见,其第1层上层建筑甚至第2层上层建筑均参与了船体总纵弯曲,由此带来结构设计难题。首先,针对水面舰船长桥楼上层建筑结构设计进行探讨,并采用钢和铝合金等不同材质进行相应结构设计。随后,计算长桥楼结构性能,并分析设置伸缩式弹性接头的可行性和必要性。最后,对比钢质长桥楼与铝合金长桥楼参与船体总纵弯曲的有效程度,并通过计算数据分析提出上层建筑结构设计建议。结果显示,所提建议能够满足上层建筑设计要求。

     

轻型复合材料上层建筑与钢质船体连接结构设计分析

[目的]设计可靠、有效的复合材料上层建筑与钢质主船体连接结构是复合材料上层建筑在舰船上应用面临的难点之一。[方法]综合考虑各种连接结构的优、缺点,采用"π"型双螺栓、双剪切连接形式设计复合材料与钢连接结构。提取上层建筑与主船体连接位置在浪花飞溅冲击载荷作用下的垂向反力及弯矩作为设计载荷,利用有限元软件ANSYS校核2种工况下的强度。[结果]计算结果表明,各项需要考核的应力指标均小于材料的极限应力,并且保留了一定的安全裕度,所设计的连接结构较为合理、可靠。[结论]在2种设计工况的强度校核中,泡沫芯材剪切应力的安全裕度最小;对于芯材较厚的夹芯板,泡沫芯材的剪切应力是薄弱环节,故在设计复合材料夹芯板连接结构时,应重点关注芯材的剪切问题。     

双向受压裂纹板剩余极限强度分析北大核心CSCD

[目的]船舶在航行过程中船底板等船体结构除了受到纵向弯曲应力以及舷侧外板传递的横向水压力载荷影响外,还因焊接及应力集中容易产生裂纹,使船体结构的承载能力降低。为此,[方法]通过数值计算,研究双向受压载荷作用下含中心裂纹船体板的剩余极限强度。首先,提出计算含裂纹船体板剩余极限强度的参数化函数模型;然后,计算和分析影响其强度的因素,如裂纹长度、倾角和船体板细长比、长宽比以及横纵载荷比,并提出倾斜裂纹的有效投影长度参数;最后,基于计算结果,拟合得到双向受压载荷作用下含中心裂纹船体板的剩余极限强度计算公式。[结果]结果表明,运用计算公式得到的结果具有较高的精度,[结论]可用于对实船上含中心裂纹船底板纵向极限承载能力的计算分析。     

双向受压裂纹板剩余极限强度分析

[目的]船舶在航行过程中船底板等船体结构除了受到纵向弯曲应力以及舷侧外板传递的横向水压力载荷影响外,还因焊接及应力集中容易产生裂纹,使船体结构的承载能力降低。为此,[方法]通过数值计算,研究双向受压载荷作用下含中心裂纹船体板的剩余极限强度。首先,提出计算含裂纹船体板剩余极限强度的参数化函数模型;然后,计算和分析影响其强度的因素,如裂纹长度、倾角和船体板细长比、长宽比以及横纵载荷比,并提出倾斜裂纹的有效投影长度参数;最后,基于计算结果,拟合得到双向受压载荷作用下含中心裂纹船体板的剩余极限强度计算公式。[结果]结果表明,运用计算公式得到的结果具有较高的精度,[结论]可用于对实船上含中心裂纹船底板纵向极限承载能力的计算分析。     

大型邮轮船体结构总纵强度设计流程

大型邮轮载员众多,以为乘客提供极致的休闲、娱乐、生活和居住体验为宗旨,是典型的功能布置型船舶。大型邮轮的上层建筑甲板层数多,纵向延伸范围大,体量接近甚至超过主船体,规模远非一般船型所能比拟,但其庞大的上层建筑结构如何参与船体总纵强度一直是邮轮结构安全设计的重点和难点。文章在总结相关研究成果的基础上,提出了一种进行船体结构总纵强度规范校核的设计工作流程,为初步设计阶段缺乏母型船资料的邮轮结构设计人员提供参考。     

复合材料加筋板-钢板连接结构静力试验与数值分析

针对复合材料上层建筑与钢制主船体的连接问题,开展了复合材料加筋板与钢制围槛板连接结构力学特性的试验和仿真研究。首先设计并制作了两型复合材料加筋板-钢板连接结构模型;然后通过试验研究,对两型连接结构的弯曲刚度和强度特性进行了测试和对比分析;最后基于有限元仿真对两型连接结构在线性加载阶段的应变及初始失效载荷进行计算,并通过与试验结果对比,证明了仿真方法的正确性。通过研究,得出了典型工况下两型连接结构的静刚度、强度特性、失效模式和薄弱环节,可为复合材料上层建筑与主船体连接结构的设计与工程应用提供指导。     

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...     

总纵强度直接计算方法在滚装船上层建筑设计中的应用

介绍一种有限元直接计算方法,采用该方法分析滚装船上层建筑和主船体连接过渡区域的总纵强度问题。基于船级社规范的要求和已有研究成果,通过自编程序对滚装船的上层建筑外板和主船体过渡区域的结构进行计算分析,并对结构形式进行优化。计算结果满足船级社规范的要求,可供滚装船在设计初期考虑总纵应力的影响,从而合理布局,避免后期大量修改,提供设计参考。该自编程序能实现快速施加全船总纵弯矩,提高计算效率。