基于水动力—结构模型的VLGC强度和疲劳分析

超大型全冷式液化气船（VLGC）是国际上公认的设计及建造技术难度最大的船型之一,VLGC波浪载荷是船舶设计计算分析的重要载荷,准确的评估波浪载荷对船舶强度的设计非常重要。论文从DNV先进的水动力计算软件HydroD对VLGC船满载和压载工况下的波浪载荷进行了计算,得到了VLGC船相应工况下的运动响应和短期预报、长期预报值,并把计算出的波浪载荷传递到全船结构有限元结构模型中,加载分析得到了VLGC船的应力分布,对相应地方做了适当改进和加强,并对典型节点进行疲劳强度分析,得到了典型节点的疲劳寿命。对VLGC船整个波浪载荷传递到有限元模型的这一套流程做了分析和研究,也为进一步应用水动力方法计算其它船型的结构强度和疲劳寿命打下了良好的基础。     

VLGC舱段结构强度有限元分析方法

针对超大型全冷式液化气船(VLGC)因结构布置复杂带来的结构强度评估问题,以某84 000 m~3 VLGC为例,讨论VLGC舱段有限元模型建模要求,基于不同概率水平下的规范设计载荷,提出采用有限元直接计算"两步法",在不同评估阶段分别分析VLGC主船体、独立液货舱的结构强度,根据舱段模型计算结果给出VLGC结构设计时需重点关注的关键区域及其支承结构支撑反力的分布特点。     

南海超大型抓斗疏浚船波浪载荷下结构强度评估研究

以一艘200方抓斗式疏浚船为例,阐述船舶波浪载荷长期预报和全船有限元直接计算方法。讨论不同波浪散布函数对船舶波浪载荷计算结果的影响。针对不同海域进行波浪载荷长期预报,通过对比分析得到南海海域波浪载荷水平,提出了南海工作船舶波浪载荷预报建议。在此基础上,对全船进行结构有限元分析,得到不同海域中全船结构应力水平,并对船体局部结构进行了优化,为在南海进行施工作业的疏浚船的设计提供参考。     

豪华邮轮全船有限元分析

采用英国劳氏船级社规范包络线外载荷,对中型豪华邮轮进行全船有限元计算分析。建立全船有限元结构模型和质量模型,将设计载荷加载到整船模型上,施加适当边界条件,同时采用合理的调平方法对全船载荷进行调平,并对船体梁载荷进行调整,得到整船应力状态和相对变形。使用沿船长分布的弯矩、剪力包络线载荷得到结构全船响应,载荷覆盖所有纵向结构,全船有限元分析让设计初期全船结构的薄弱环节一目了然,为全船结构强度分析评估及进一步优化提供重要基础。     

45万吨级超大型矿砂船全船结构有限元分析

超大型矿砂船由于船体结构的特殊性和船体本身的超大型化,使船体强度校核很难用常规规范中的梁理论方法或舱段有限元计算确定.在研究超大型矿砂船全船分析的基础上,探讨了超大型矿砂船全船结构有限元模型和质量模型的建模方法、波浪载荷和舱内货物载荷计算方法及解决全船载荷动态平衡的惯性平衡处理技术.以一条45万吨级的超大型矿砂船为例,完整实现了全船有限元分析全过程,计算出各个工况下的船体变形和应力,对正确地进行超大型矿砂船全船结构强度直接计算具有指导作用.     

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。     

渔船全船振动的数值模拟

利用MSC.PATRAN有限元软件建立42m拖网渔船全船三维有限元模型。以脉动压力、轴承力和主机激振力三种激振力为激励,利用MSC.NASTRAN对全船进行强迫振动分析,计算船舶结构的瞬态响应。通过结构的加速度、速度及位移计算结果与振动基准进行比较,然后得出全船结构的振动情况。最后对船舶进行局部减振分析,并比较减振措施的减振效果。     

气垫船围裙成型数值计算与试验研究

气垫船围裙为三维复杂柔性结构，承受的外载荷复杂，其成型计算具有强非线性特点，一直是气垫船研究的重点和难点。论文以某极地运输气垫船围裙为研究对象，采用有限元方法，基于动态显式求解法计算了围裙典型分段和全船围裙的成型，并通过围裙典型分段模型成型试验和气垫船缩尺船模陆上静垫升试验分别对围裙成型计算方法及其对陆上静垫升特性的影响进行了分析。结果表明，基于有限元法的围裙成型计算方法较传统解析方法精度更高，与成型试验结果相比误差更小；全船围裙成型有限元计算结果与典型分段计算结果基本一致，基于全船围裙有限元法计算得到的静垫升特性参数预报精度较高，对提高气垫船总体性能预报精度具有指导意义。     

大开口分节驳结构强度研究

对长江航运有代表性的1000t和2000t大开口分节驳的结构强度进行了实船试验、模型试验、全船有限元分析以及薄壁梁理论计算等全面研究,表明全船有限元分析可作为设计依据,应用薄壁梁的弯扭理论计算该类船中部的应力,精度能满足工程要求。     

大型多功能远洋渔船全船有限元强度分析

大型多功能远洋渔船由于其主尺度的特殊性和结构形式的多样化,我国现行钢质海洋渔船建造规范(1998)已不能完全适用于船体构件。为保证船体结构在船舶全寿命期内更加安全,全船有限元强度分析是很有必要的。以某大型多功能远洋秋刀兼鱿鱼钓船为例,通过载荷预报软件计算得到全船有限元分析时需要的波浪载荷,建立其全船结构有限元模型并加载,进行全船有限元分析。分析结果可为渔船优化设计提供参考,对大型多功能远洋渔船全船结构强度直接计算具有指导作用。     

潜艇方向舵传动装置接触问题有限元分析

用接触问题有限元分析了潜艇方向舵传动装置的结构强度,并与解析解进行了比较,讨论了建模对分析结果的影响,为潜艇方向舵传动装置的结构强度计算提供了可靠的分析方法.     

超大型液化石油气船线型研制

超大型液化石油气船(VLGC)是高附加值的船,在LPG市场中占有重要的位置。应用CFD技术对VLGC线型进行了研制和优化,应用结果表明最终的航速明显超过了原来的参考线型,也超过了立项的目标航速,接近了国外优秀船型。     

计及热辐射及翼翅效应的VLGC温度场计算

运用热力学理论,对设有A型独立液货舱的大型全冷式液化气船（VLGC）的液货、船体结构及海水和空气之间的热传递过程作了研究并对船体结构温度分布作了计算。计算中,除考虑传统的对流和传导之外,还考虑了热辐射以及船体结构加筋板架翼翅效应（fin effect）的影响,提高了计算精度。建立了热传递能量平衡方程,并通过迭代法进行求解,最终得出了船体结构温度场分布。     

Numerical investigation of concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) structure subjected to underwater explosion loading

With the increasing applications in the offshore industry such as oil and gas jackets, submarine pipelines and wind turbine foundations, concrete-filled double skin steel tubular (CFDST) structures are encountering the ever-increasing risk of threats to underwater explosions (UNDEX). This study presents a systematical investigation on the structural behaviors and design recommendations of the CFDST structures subjected to UNDEX loadings through finite element analysis (FEA) approaches. Finite element models have been developed, where the non-linear material properties of the constitutive steel and concrete parts and the composite actions in-between have been considered. The FEA models are verified against the experimentally determined shock wave pressure history, the deformation shapes, and the residual strength. The full-range analyses were firstly carried out on the structural responses of CFDST structures, including the typical damage patterns and residual strength of the specimen after UNDEX. Then, the parametric studies show that the cross-section hollow ratio, charge weight, and explosion distance play great roles in determining the residual strengths. Thereafter, damage indexes considering the parameter of the hollow ratio and the scaled explosion distance has been formulated, and design recommendations have been suggested accordingly.     

大型汽车滚装船固定坡道结构分析及优化

针对某大型汽车滚装船在运营过程中一坡道发生较严重裂纹的问题,利用MSC.Patran软件对坡道结构进行细化有限元分析,计算歪斜工况下的屈服强度,分析应力分布情况并对应力不满足的结构进行改进,裂纹发生的位置与细化有限元分析结果一致,表明对汽车滚装船所有坡道结构做细化有限元分析十分必要.     

客滚船跳板结构设计及有限元分析

介绍了跳板结构设计过程中的若干要点,以海口—海安线客滚船的跳板为例,对跳板设计过程作了详细说明,并通过规范计算和有限元分析,对跳板进行了结构强度校核。介绍了跳板端部轴销和眼板尺寸的计算方法,并通过有限元分析对复杂形状的眼板进行校核,为跳板结构的安全性和合理性提供理论依据。     

国产低温钢在VLGC上的工程应用

以实现国产低温钢工程应用为目的，结合企业实际情况，从母材复验、冷加工性能测试、火工试验、焊接工艺试验等4个方面对84 000 m3超大型液化气船（Very Large Gas Carrier，VLGC）的国产低温钢工程应用开展研究。研究结果表明国产低温钢工程应用可行，且公司首制船应用国产低温钢材料项目质量稳定可靠。该研究为后续VLGC批量采用国产低温钢提供实践依据。     

极区船舶冰带构件极限载荷评估

弹性设计准则下,极区船舶通常需要过度的结构加强以确保航行安全。若采用极限载荷设计准则,考虑结构的塑性承载能力,利用一部分屈服点之后的强度储备,则能大大减轻结构重量。本文以中国船舶及海洋工程设计研究院（MARIC）研发的某20000吨级PC5级极地多用途运输船为目标船型,基于IACS URI规范关于冰载荷及相应计算工况的要求,进行了非线性有限元分析。基于计算结果,工程计算推荐100mm×100mm的网格尺寸,材料定义推荐使用理想弹塑性材料。通过对比不同极限载荷准则,认为两倍弹性斜率准则相对更适用于船舶构件。研究成果可为极区船舶结构的设计与强度验证提供参考。     

Computation of ultimate strength of locally corroded unstiffened plates under uniaxial compression

Over the past decades there have been many losses of the merchant vessels due to either accidents or exposure to large environmentally induced forces. The potential for the structural capability-degrading effects of both corrosion and fatigue induced cracks are of profound importance and must be both fully understood and reflected in vessel's inspection and maintenance programme. The present study is focused on assessing the effects of localized pitting corrosion which concentrates at one or several possibly large area on the ultimate strength of unstiffened plates. Over 256 nonlinear finite element analyses (FEA) of panels with various locations and sizes of pitting corrosion have been carried out. The multi-variable regression method is applied to derive new formulae to predict ultimate strength of unstiffened plates with localized corrosion. The results indicate that the length, breadth and depth of pit corrosion have weakening effects on the ultimate strength of the plates while plate slenderness has only marginal effect on strength reduction. Transverse location of pit corrosion is also an important factor determining the amount of strength reduction. When corrosion spreads transversely on both edges, it has the most deteriorating effect on strength. It was also found out that the proposed formulae can accurately predict the ultimate strength of unstiffened plate with localized corrosion.     

336TEU集装箱船横向强度有限元直接计算

利用MSC/PATRAN、MSC/NASTRAN对336TEU集装箱船的横向强度进行了有限元强度计算。给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,并在10种工况下对336TEU集装箱船进行了横向强度有限元分析。通过有限元分析得到的结论可用于指导集装箱船的结构设计与优化。计算结果表明结构强度满足强度要求。