船舶耐碰撞结构设计有限元分析研究

为了提高船舶机械结构强度,从而提高船舶的耐碰撞能力,提出一种基于有限元分析的船舶耐碰撞结构设计方法。在CAD/CAM平台上进行船舶耐碰撞疲劳损伤结构分析,采用连续体模型分割方法进行船舶的机械结构强度分解,结合有限元分析方法进行船舶耐碰撞应力结构分析,以屈服强度和船舶荷载强度为测试约束指标参量,进行结构强度的力学分解,在有限元仿真软件中进行应力评估,实现船舶结构优化设计。测试结果表明,采用该方法进行船舶耐碰撞结构设计,对船舶的结构力学分析结构准确度较高,船舶的结构强度得到增强,耐碰撞性能提高。     

大型滚装船弯扭强度整船有限元分析

以大型滚装船为研究对象,采用现代的三维全船有限元分析技术及DNV船级社的SESAM软件系统,为全面研究整船弯扭强度,建立了全船有限元结构模型、质量模型、水动力计算模型;应用三维辐射—绕射理论和有限元程序进行波浪载荷的长期预报,在此基础上确定设计波参数;对全船结构有限元模型在设计波载荷作用下分析计算得到各种工况下船体结构的应力、变形响应,获得船体结构强度特点,对该类船舶的结构设计优化和强度分析有一定的参考价值,同时对其他类型船舶弯扭强度全船有限元分析有借鉴意义。     

多目标模糊优化在船舶结构设计中的应用

船舶结构设计的科学性决定了其强度、刚度等机械特性,也决定了船舶的航运能力。传统的船舶结构设计往往无法对非确定性因素(比如变化载荷、鲁棒性等)进行全面的考虑,一旦初始设计变量出现小幅度变化,设计结构的可行解就有可能成为非可行解或者偏离解。本文针对船舶结构设计出现的多变量、多目标问题,结合多目标模糊优化算法和有限元分析等技术,提出一种船舶结构设计的多目标优化方法。     

掣链器基座及其支撑结构的有限元分析

针对掣链器基座及其支撑结构的强度会影响船舶安全性以及国内尚没有与掣链器强度计算相关文献的情况,以某型号供油船的滚轮闸刀掣链器为对象,基于Patran&Nastran有限元软件对掣链器基座及其支撑结构进行了有限元分析,确定了结构设计的合理性和安全性,提出了结构优化设计的设想,并为掣链器的强度直接计算提供了重要的参考依据。     

60m全回转车客渡船桥脚的有限元强度分析

以某60m全回转车客渡船为研究对象,以《钢质内河船舶建造规范》(2016)为设计依据,用有限元方法对该渡船桥脚结构进行校核。计算结果表明,桥脚结构强度符合规范要求。该结构强度分析方法为同类型船舶在桥脚处的结构设计、优化、强度加强提供参考。     

基于有限元分析的船舶耐碰撞结构设计

耐碰撞设计是船舶结构设计中的关键部分,船舶发生碰撞会引起结构损伤,严重的还可能导致船只沉没等事故。船舶碰撞过程是一个多学科综合问题,涉及了材料力学、结构动力学等众多知识,同时,碰撞过程也具有非线性特征。因此,船舶耐碰撞结构设计是一项研究的难点。近年来,有限元分析技术在船舶结构设计领域逐渐广泛应用,基于有限元的建模和仿真技术提高了船舶结构设计的水平。本文基于Ansys有限元软件,对船舷侧结构建立有限元模型,并进行数值模拟和仿真分析。     

16000t举力下水工作船结构设计与分析

下水工作船是专用于船舶和海上设施下水的特殊船舶。本文针对16 000吨举力下水工作船,从船体结构设计和结构强度两方面进行分析和研究。船体结构设计的研究对比了驳型和坞型2种不同结构形式对船体结构设计和强度的影响。结构强度的分析运用全船有限元计算方法,计算了装船工况和沉浮工况下的全船结构强度。相关研究结果对今后下水工作船的设计有一定的参考价值。     

船舶薄壁结构噪声优化研究

为减少船舶薄壁结构噪声强度,以某船舶薄壁连接结构为研究对象,基于有限单元法建立薄壁结构噪声有限元模型。将薄壁结构自适应加筋理论与噪声有限元模型相结合,基于matlab软件对薄壁结构噪声模型进行遗传优化。计算结果表明,该方法能够有效减少结构噪声,并且优化得出的结构外形简单易于加工制造。     

82000dwt散货船结构强度有限元分析

为优化升级主流船型,对82000dwt散货船作了船体结构强度的有限元分析。首先根据2005年美国船级社规范,评估母型船的结构强度。其次根据散货船共同结构规范2008版及2009版,对开发的新船型进行了货舱结构的整体有限元分析和疲劳敏感区域精细网格有限元分析。计算结果表明,母型船的结构强度满足旧的规范要求,新船型的结构需要进行加强,新规范的修订有利于船舶结构设计的优化。     

49m全回转车客渡船吊臂结构强度分析

以某49 m全回转车客渡船为研究对象,以《钢质内河船舶建造规范》(2009)为依据,利用有限元方法对该渡船吊臂及吊臂所在处船体结构进行校核。计算结果表明,吊臂结构强度符合规范要求。该结构强度分析方法为同类型船舶在吊臂及吊臂处船体结构设计、优化、强度加强提供参考。     

Abaqus/Explicit在船舶碰撞载荷作用下结构优化中的应用

船舶碰撞事故会导致严重的经济损失,有必要在造船环节针对船体碰撞过程的载荷进行模拟,提高船舶局部结构的强度,防止船体的机械结构产生碰撞失效。Abaqus/Explicit平台是一种针对静力学、动力学载荷分析与仿真的一个有限元平台,本文基于Abaqus/Explicit仿真平台,通过建模、定义边界条件、运算与求解等过程,进行了船舶碰撞载荷作用下的结构仿真和优化,对于改善船体的结构设计有一定的指导作用。     

结构有限元模型局部细网格快速生成方法

在船舶结构设计环节,一般采用直接计算方法评估结构强度。对于应力集中区域,需采用子模型法进行细网格计算。考虑到这项工作繁琐费时,严重影响设计效率,提出一种快速生成结构有限元子模型局部细网格的方法。该方法基于"由几何生成有限元网格,并采用添加辅助硬线以保证网格质量"的思路。利用Visual Basic语言,基于Catia和Femap的二次开发功能,编制可靠、实用的程序,可极大地提高子模型的建模效率。以某集装箱船的舱口角隅为例,验证其可靠性和快速性。     

超规范散货船船体结构总纵强度有限元分析

对"超规范船舶"总纵强度的校核,规范上的经验公式及常规计算方法已不再适用。以某超规范散货船为例,采用全船有限元分析方法,利用SESAM软件建立水动力模型进行波浪预报并导出设计波,利用MSC.PATRAN建立全船结构有限元模型并施加设计波载荷、货物载荷等对船体结构总纵弯曲强度进行了计算评估。计算结果表明结构应力在许用范围内,且该方法能够准确地反映船体结构的变形和应力分布情况。设计者可以针对高应力区域进行局部加强,这对"超规范船舶"船体结构设计及优化具有重要指导意义。     

极地破冰船艉部吊舱区域船体结构设计

以中国船舶及海洋工程设计研究(MARIC)设计的某PC3冰级且具有双向破冰能力的极地科考船为例,基于IACS URI规范和中国船级社(CCS)《钢制海船入级规范》相关条文,就该类船型艉部吊舱区域船体结构设计需重点关注问题如冰载荷作用下构件局部强度、骨架布置形式和冰带构件节点等展开讨论,阐明该区域结构设计要点,进而采用有限元分析手段对目标船艉部吊舱推进器支撑结构进行校核验证,为后续类似极地破冰船的艉部结构优化设计提供参考.     

12000吨自航全回转起重船强度分析和评估

以某12000吨起重船为研究对象,针对典型工况建立了三舱段与起重基座有限元模型,对其总纵强度和起重基座局部强度进行强度分析,得到了应力评估结果。在此基础上,分析了起重机圆筒式基座的受力特点,提出了关于结构设计的若干合理建议。相关结论对同类型船舶的结构优化设计具有参考意义。     

深水/浅水铺管起重船尾部结构设计

介绍了深水和浅水铺管起重船尾部的结构和布置,针对铺管起重船尾部区域具有设备多、局部载荷大和结构形式复杂的特点,分析了尾部结构设计中的难点。通过采用有限元方法对尾部结构进行建模、加载和计算,评估了尾部船体支撑结构以及起重机基座结构在各种载荷(特别是起重机载荷)作用下的强度。通过对计算结果进行进一步的分析,比较了深水和浅水两种类型的船舶尾部结构特点。另外介绍了使用有限元计算方法对尾部结构进行简单优化的设计过程。最后得出了具有实用价值的结论。     

三维图像技术在船舶结构设计的应用

针对船舶设计结构影响二氧化碳流通性能的问题,以增加船舶二氧化碳流通量为目的,提出三维图像技术在船舶结构设计的应用。通过计算船舶支柱的灵敏度,寻找到船舶支柱布局优化的最优解,优化船体支柱布局,完成船舶结构布局优化的数学模型建立;采用两栖三体的船结构,设计错杂的剖面车架构件,实现船舶结构设计。实验结果证明,基于三维图像技术的船舶结构设计方法与基于知识工程的船舶结构设计方法相比,船舶二氧化碳的流通量大大提升。     

汽车滚装船通风管道结构的优化设计

针对汽车滚装船通风管道常规设计在结构强度和实际使用方面存在的缺陷,提出了优化设计方案。对通风管道现有结构进行有限元分析发现,常规设计中船舶通风管道的结构设计不合理,影响了甲板的利用率,且由于材质问题导致甲板横梁端部局部应力集中。优化设计方案将通风管道的纵壁板设置成圆弧形,甲板横梁采用A36钢,优化了通风管道结构,亦可满足racking强度要求。     

火车/汽车客滚船结构设计

介绍了由上海船舶研究设计院设计的世界上第一艘电力推进的火车/汽车客滚船结构设计,对该船的一些特殊结构进行了有限元计算分析,解决了某些特殊结构优化设计和工艺制造技术难点,保证了该船取得优良的结构设计水平。     

起锚绞车基座及船体局部结构的有限元分析

本文借助有限元工具,以船舶尾部起锚绞车下基座以及基座下船体局部结构作为研究对象进行结构强度分析,并对结构设计上的不足进行改进。经过方案比较与分析,所得结果可满足设计要求。