加筋圆柱壳开孔围栏肘板拓扑优化设计

[目的]在水下耐压圆柱壳结构开孔围栏与环向肋骨连接处,易出现应力集中。[方法]为此,提出一种开孔围栏与环向肋骨连接肘板拓扑优化设计方法,以有效降低肘板区域的局部高应力。首先,采用子模型技术对连接肘板区域结构进行精细化应力分析;然后,以连接肘板为设计变量,考虑耐压壳板、围栏和肋骨特征点的应力约束,以肘板区域最大应力最小化为目标函数进行拓扑优化,并对拓扑优化结果进行工程化处理,得到最终的肘板形式。[结果]计算结果表明,面板局部加宽的肘板形式可以有效降低应力集中程度;开孔围栏位置横向偏置时,远离中纵剖面一侧的肘板面板加宽长度较大;连接肘板与开孔围栏中心偏置时,肘板面板关于其腹板对称设计即可。[结论]所做研究可为类似结构设计提供参考。     

舱口围端肘板趾端疲劳设计细节改进实例

关于大型散货船舱口围趾端的疲劳寿命问题,综合考虑常用的解决方式和建造精度要求,以某180 000 DWT散货船为例,在满足疲劳设计要求的前提下降低肘板的板厚,采用有限元计算方法,通过比较不同的结构设计细节对趾端疲劳结果的影响,最终确定合理参数的设计方案。     

含裂纹梁的模态与振动疲劳寿命分析

基于传递矩阵法和Paris公式,提出一种对含初始横向裂纹悬臂梁进行模态和振动疲劳寿命分析的理论方法.采用无质量弯曲弹簧来等效横向裂纹,弹簧刚度通过裂纹引起悬臂梁的局部柔度来表述,则整条悬臂梁被离散成弯曲弹簧连接的两段完整梁.根据Euler-Bernoulli梁理论,采用更精简方法推导出悬臂梁的特征传递矩阵,分析裂纹参数对悬臂梁前五阶模态的影响.通过同步分析法使得裂纹梁模态和疲劳裂纹扩展分析同时进行,采用Paris公式模拟疲劳裂纹的扩展速率,研究悬臂梁根部区域裂纹参数对悬臂梁振动疲劳寿命的影响.结果表明,疲劳裂纹对悬臂梁的各阶模态和振动疲劳寿命的影响很大,且悬臂梁根部区域的任意位置都可能发生疲劳断裂.     

船舶梁肘板的设计方法

在较全面研究梁肘板及相关问题，即梁肘板的受力（应力集中与疲劳损伤）和梁肘板的结构工艺性问题后，本文提出了船体结构梁肘板的两种设计方法：线弹性理论计算法；规范设计法。     

棱形独立舱液化气船支承结构的局部强度研究

液化气船的棱形独立舱靠设置于底部的支承结构支持,支承结构的强度是该船型结构设计的重要方面。基于非线性有限元模型分析方法较真实的模拟了结构的实际工作状态,分别对支承结构的支撑肘板、挡板及层压木等各局部组件的应力或受力情况进行了详细的分析,研究了外部条件及设计因素对强度的影响,提出了提高结构强度的建议措施,为实际工程中支承结构的尺寸设计和分析提供了参考。     

自升式平台悬臂梁强度分析与负荷试验研究

悬臂梁作为自升式钻井平台的关键结构,其强度直接关系到平台的安全性能。本文以某400英尺自升式钻井平台为研究对象,运用有限元软件MSC.Patran/Nastran对悬臂梁结构进行有限元计算,依据ABS MODU规范选取危险工况,对悬臂梁的结构强度进行校核,确定应力较大区域。同时,对悬臂梁的变形值进行数值计算,与该平台悬臂梁负荷试验结果进行比较,验证悬臂梁数值计算方法的可靠性,为悬臂梁结构设计以及负荷试验提供有力指导。     

基于NAPA的船舶结构设计方法研究

以NAPA软件为平台,以某散货船为例,通过对一般构件、肘板、开口的表格化建模方法、图形输出方法和剖面特性输出方法的研究,将三维设计概念引入到船舶结构设计中,进一步阐述了现代结构设计方法,并与传统结构设计方法相比较,发现结构设计效率大大提高。     

船体纵骨典型节点疲劳裂纹扩展寿命评估

基于有限元软件ABAQUS,结合虚拟裂纹闭合法、裂纹扩展判据及子结构技术,应用脚本语言Python开发出模拟疲劳裂纹扩展的程序(FCG-System)。对含初始裂纹的油船纵骨典型节点在侧面压力作用下进行疲劳裂纹扩展数值模拟,并探讨了软趾、背肘板及防倾肘板对疲劳裂纹扩展路径和寿命的影响。结果表明,增设软趾、背肘板或防倾肘板都会使裂纹扩展路径曲率增大,且软趾、防倾肘板可使裂纹扩展寿命增大,背肘板可使裂纹扩展寿命减小。     

圆筒型FPSO阻尼板结构强度计算方法研究

阻尼板作为增加圆筒型FPSO附连水质量和黏性阻尼的关键装置,可有效降低垂荡和横摇运动.阻尼板通常为与柱型筒体相连的悬臂梁式箱型结构,阻尼板及其与筒体连接区域处的结构设计及强度校核是圆筒型FPSO结构设计的关键.以阻尼板处最大压力及最大阻尼力作为目标设计载荷,采用子模型法校核其结构强度,以总强度分析得到的变形作为子模型边界条件,采用Morison法模拟黏性阻尼载荷,对阻尼板结构强度进行校核分析,为阻尼板的结构设计提供依据和指导.     

船舶肘板拓扑优化设计北大核心CSCD

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。