高能搁浅下双层底结构的损伤特性研究

船舶搁浅事故会引起船体破损、环境污染和人员伤亡等严重后果.研究船舶搁浅,不仅有利于海上生命安全、防止海洋污染,还可为船体结构的抗冲击设计及规范航运繁忙区域中船舶的航速、操作规程提供一定的依据.本文用数值仿真法研究了船舶高能搁浅中的内部力学问题,分析了典型双层底结构的损伤变形、受力和能量耗散等结果,提出了一种新式的抗搁浅YF双层底结构,并与原结构进行了比较.研究表明,损伤变形集中于结构与礁石相接触的区域,高能搁浅内部力学问题的研究可以主要考虑局部的船体结构;肋板的存在显著增加了船底结构的抗搁浅能力;高能搁浅过程中,由于垂直方向的接触力,礁石对双层底的垂向贯入量会略有减小;当纵桁远离搁浅区域时,它的吸能能力无法发挥,抗搁浅作用很弱;YF双层底结构比原结构具有更大的吸能能力和抗搁浅力.     

船舶结构的搁浅数值仿真研究

文章用数值仿真法研究了船舶结构搁浅中的内部力学问题,分析了典型双层底结构的损伤变形、受力和能量耗散结果。研究表明,损伤变形集中于搁浅的区域,搁浅力学问题主要考虑局部的船体结构;肋板的存在显著地增加船底结构的抗搁浅能力,使礁石的垂向贯入量会略有减小;当纵桁远离搁浅区域时,它的吸能能力无法发挥,抗搁浅作用明显削弱。     

船舶搁浅于台型礁石场景极限强度解析预报方法

针对双层底油轮搁浅于台型礁石的事故场景,通过对船底构件结构损伤机理的分析,提出一套结合船底结构损伤程度推算方法和Smith方法,评估损伤后船体剩余极限强度的解析计算预报方法。研究中应用数值仿真技术,模拟了船舶搁浅过程中的结构损伤及搁浅后船体极限承载过程,并与解析预报方法的结果进行了对比。结果表明,文中提出的对搁浅损伤后船舶剩余强度的解析预报方法准确性较好,对船舶双层底耐撞性结构设计和安全性评估都有一定的指导意义。     

船舶双层底结构与台形礁石碰撞能量及搁浅阻力分析

提出一套基于双层底油轮搁浅于台型礁石场景下的结构损伤变形非线性机理模型和解析计算方法,并通过数值仿真计算验证该机理模型和解析方法的准确性。在整合双层底板材变形解析计算模型和加强筋变形解析计算模型的基础上,提出的结构变形机理模型能够同时考虑船底板材和加强筋的变形模态。以双层底油轮的一个舱段作为研究对象,使用数值仿真软件LS_DYNA在较大的撞深和礁石倾角变化范围内进行仿真计算,并进行比较。研究结果表明该解析计算模型的总变形能和平均水平搁浅阻力与数值结果吻合得较好,从而验证了机理模型和解析计算方法的可靠性。研究成果可以方便地应用到双层底船舶搁浅场景的结构性能快速预报,以及船舶耐撞性能结构设计中。     

基于折叠式夹层板船体结构耐撞性设计

提高船体结构的耐撞性能是开展船舶碰撞与搁浅研究的主要目的,通过船体结构耐撞设计提高船舶的安全性,对常规船体结构进行优化来提高结构耐撞性能是有限的,设计新型高效的吸能单元是提高结构耐撞性能的有效途径m折叠式夹层板具有吸能好、比强高、刚度大等特性,是一种理想的能量吸收单元.引进特种吸能单元FSP设计出一种新式耐撞结构形式,分别应用于双壳、单壳舷侧结构,对其耐撞性能进行研究.通过数值仿真计算分析,证实FSP舷侧结构显著提高了单壳、双壳舷侧结构的抗撞能力,FSP结构是一种先进的耐撞结构形式.     

双层圆柱壳结构减振设计及模型试验研究

为降低双层圆柱壳动力舱结构振动辐射噪声,对双层圆柱壳进行了减振设计和模型试验研究.基于环肋结构增抗原理和模态振动控制理论,提出了非均匀阻抗增强环肋结构形式;为减小双层壳间振动波的传递,将阻振质量和粘弹性夹层引入到实肋板结构设计中,采用波动理论分析了复合阻波特性.联合应用非均匀阻抗增强环肋和复合阻波肋板设计了一种双层壳模型,并开展了空气中两端简支和水下悬浮激振试验;将设计模型测试结果和数值仿真计算结果与基准模型进行了分析比较.结果表明:设计模型较原结构振动明显减弱,具有较好的减振效果,验证了双层壳结构减振设计的有效性.     

中海货运PSC工作刍议

众多类别的船舶均采用双层底结构,唯独油船采用单层底结构,主要原因在于货油的比重比水来得小,一旦货油舱底破损后,水会灌进油舱的底部,货油不会溢出,而且即使水灌满货油舱,也不会造成油船沉没。因此油船可采用单层底结构,从而最大限度利用了舱容。 1967年3月18日,“托利堪庸”号油轮在英国海岸搁浅,货油舱大面积破损,共有12万吨原油溢入海中,给英国和法国海域造成了严重的污     

一种基于内充泡沫塑料薄壁方管的单壳舷侧耐撞结构

目前的船舶耐撞研究主要集中于双层舷侧结构,并已提出了一些有意义的耐撞性设计.军用船舶一般为单壳舷侧结构,这方面的耐撞结构研究开展得很少.本文针对军船,在研究常规舷侧结构碰撞性能的基础上,提出了一种基于内充泡沫塑料薄壁方管的单壳舷侧耐撞结构--FCT(Foam Cubie Tube)舷侧结构,它具有良好的吸能特性,是一种理想的能量吸收单元.作者对某型护卫舰的常规舷侧结构形式进行FCT耐撞设计,并对常规舷侧结构、IFP舷侧结构(另一种新式耐撞结构)及FCT舷侧结构进行了有限元仿真计算.经过比较 研究,证明FCT可以显著提高舰船的侧向抗撞能力.     

小水线面船单点搁浅损伤特性分析

小水线面船吃水较深，极易与海底擦碰而搁浅，从而带来搁浅强度问题。小水线面船搁浅时，潜体和连接桥结构受载的严酷程度以单点搁浅最为严重且单点搁浅模式（即单点搁浅模式）发生的概率最大。基于非线性有限元理论，应用商用大型有限元软件建立小水线面的整船搁浅有限元模型，研究小水线面船分别触礁石和泥沙底以单点搁浅模式搁浅时的搁浅特性。通过仿真分析，获得小水线面船搁浅的时序损伤特性、搁浅载荷及小水线面船各部分结构在搁浅载荷作用下的强度性能。本文对SWATH的搁浅特性进行了初步的研究，所得结论对小水线面船结构设计和小水线面船搁浅强度的评估具有一定的参考价值。     

一种基于IFP的单壳舷侧耐撞结构

改进船体结构耐撞性是开展船舶碰撞研究的一个主要目的.结构耐撞性设计,就是在碰撞研究的基础上,对传统的舷侧结构进行优化设计,或者设计一些具有特殊吸能元件的新型船体结构形式,来改善船舶的结构耐撞性能.目前,船舶耐撞性的研究主要集中于双层舷侧结构,单壳舷侧结构的耐撞性研究开展得较少.IFP(Improved Frame Panel)是一种先进的舷侧骨架结构,它具有良好的吸能特性和结构强度,是一种理想的能量吸收单元.本文基于IFP构建了一种新式单壳舷侧耐撞结构,并将之应用于某型护卫舰.通过仿真计算和比较研究,证明IFP可以显著提高舰船的侧向抗撞能力,是一种先进的耐撞设计思想.     

Comparison of the crashworthiness of various bottom and side structures

The purpose of this work is to compare the resistance with damage of various types of double bottom structures in a stranding event. The comparative analyses are made by use of a commercial, explicit finite element program. The ship bottom is loaded with a conical indenter with a rounded tip, which is forced laterally into the structures in different positions. The aim is to compare resistance forces, energy absorption and penetration with fracture for four different structures. Those four structures are: a conventional double bottom, a structure (presently protected through a patent) with hat-profiles stiffened bottom plating, a structure where all-steel sandwich panel is used as outer shell and a bottom structure stiffened exclusively with hat-profiles. The paper shows that it is indeed possible to elevate the crashworthiness of side and bottom structures with regards to the loading considered here without increasing the structural weight.     

模型的某些简化对船舶舱室噪声预报的影响研究

本文以某化学品油船为目标船舶,利用VA One软件建立其统计能量分析模型并预报其舱室噪声,随后对模型进行了某些简化,研究了液舱内的液体介质和双层底结构的改变对舱室噪声预报的影响.研究结果表明液舱内的液体介质和双层底的具体结构形式对于舱室的噪声影响很小,可以不予考虑,今后在建立船舶的统计能量分析模型时,可以将双层底简化为一个大的声腔,从而减少建模工作量,提高效率.     

夹层板在舰船舷侧防护结构中的应用

水面舰船抗水下爆炸的性能是舰船生命力的重要方面,深受各国海军重视.以某型水面舰船为研究对象,基于夹层板进行舷侧结构设计;选取典型工况,采用三舱段模型技术,使用MSC.Dytran对夹层板舷侧结构在水下爆炸冲击波载荷作用下的动态响应进行仿真计算.比较分析了流-固耦合力、结构变形、速度、加速度、吸能等重要力学性能.结果表明夹层板应用于舰船舷侧结构使得结构的变形、位移减小,结构塑性吸能增加,显著改善了结构的冲击环境.夹层板是一种防护性能优良的结构形式,吸能效率较高,还减小了冲击波压力及冲量的吸收及传递,对减小舰船其它部位结构的损伤防护起到重要作用.     

现役散货船板架结构稳定性研究

本文对现役散货船双层底结构的稳定性能进行研究,讨论了结构缺陷对稳定性的影响,提出带缺陷结构的稳定性计算方法,得出了计算双层底板架结构的非线性有限元方法,通过实例计算,证明了该方法的正确性与有效性.并讨论了装载情况对双层底结构稳定性的影响,将有限元方法的计算结果与工程中常用的正交异性板方法计算结果进行比较分析,得出了正交异性板方法的计算结果与实际结构承载能力的差距,并依此给出一修正系数,使正交异性板方法能更好地应用于实际工程.本文还对部分骨材开裂的双层底板架进行了非线性有限元分析,得出不同开裂情况下板架的临界载荷.最后文中还通过实船检测资料,对存在着腐蚀缺陷的双层底结构进行了缺陷分析,并与理想结构的临界载荷进行比较,得出了腐蚀状况对结构的稳定性的影响规律.     

四边形蜂窝夹层板的优化设计分析

夹层板结构是近代发展起来的一种比较先进的结构形式,具有比强度高、比刚度大等特点。以某舰船中部双层船底一个纵桁和肋板间距的船底板架单元为基础,在保证夹层板总质量、主尺寸与原板架相同的前提下,建立一系列夹层质量不同的四边形蜂窝夹层板模型。利用仿真算法,从结构损伤、能量吸收的角度分析其抗爆与抗冲击性能。对四边形蜂窝夹层板进行优化分析,得到一种优化模型。     

阿芙拉型双壳油轮意外泄油性能研究

摘要：以110000t阿芙拉型双壳油轮为实例对货油舱进行意外泄油性能进行了分析,指出了影响平均泄油量参数oM的若干重要因素,即：载重量dwt,货舱总舱容C,惰性气体系统正常超压P,货油舱的双壳宽度和双层底高度。采用列表计算的方式简化了平均泄油量参数OM的计算过程,阐述了各因素在计算过程中对平均泄油量参数OM的影响。     

满足油船共同结构规范的船底砰击加强分析

共同结构规范(CSR)对油船船底砰击的结构评估提出了明确而严格的要求,通过对规范条款的分析,归纳总结了CSR对船底砰击加强的具体要求,阐述了有效控制砰击、加强结构重量的手段。并以某Aframax型油船为例,从结构重量和施工工艺两方面,对抵御砰击压力的船底结构进行不同加强方案的比较分析。     

散货船隔舱重载下极限强度简易计算方法研究

散货船在装载矿石等重货时,通常只装载在奇数货舱内,这就是所谓的隔舱重载工况。在这种工况下,中间舱的双层底结构除受到总纵弯曲作用外,还会受到邻舱重货引起的局部弯曲作用,而且该局部弯曲的作用会降低中拱状态下船体梁的极限强度。文章提出了一种简易计算方法,顶边舱结构和底边舱结构可以看作两根梁,双层底结构可视作正交异性板,运用双梁理论和正交异性板理论可推导出局部弯曲的影响。然后,考虑该局部弯曲的作用,用Smith法计算船体梁的极限强度。最后,将文中方法计算的结果与FEM结果进行比较,并对结果进行了分析。     

水下非接触爆炸载荷下双层底结构单元抗冲击性能研究

舰船结构水下非接触爆炸的动态响应研究是舰船生命力评估的基础。基于普通双底结构,设计了3种新式的X型、Y型双底单元和Ⅰ型双层底结构单元,分析了4种结构在200 kg TNT炸药不同爆距冲击波载荷作用下的损伤变形特征,运动响应以及结构的吸能特性。结果表明,X型、Y型单元吸收较少能量,尤其内底板吸收能量少,应变、冲击速度和加速度响应值也小,内底板更安全。Ⅰ型单元外底板的变形和应变小,其安全半径约为15 m,其余3种单元安全半径都约为20 m。4种结构临界半径都小于10 m。