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。     

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.     

舱室结构和材料属性对舱室噪声的影响分析

本文主要通过数值模拟的方法,基于统计能量法研究舱室结构和吸声材料的减噪效果。对船舶舱室结构布置及岩棉与复合材料进行研究,得出单层舱室对称紧凑布置,多分舱可有效降低噪声,整个上层建筑在设定高度后紧凑安排时噪声较低。在材料上,某些材料的吸声效果不随材料的孔隙率和厚度呈线性变化。本文的研究可为船舶噪声的控制提供一定参考和借鉴。     

复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析北大核心CSCD

[目的]针对复合材料上层建筑总纵强度问题,采用有限元分析法开展复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析。[方法]首先,分析不同长度、不同上层建筑材料等效弹性模量下简化船体模型纵向应变沿高度方向的分布规律,并利用二次函数对纵向应变分布进行非线性拟合;然后,基于拟合的结果提出复合材料上层建筑设计要求,并在结构形式与材料属性两方面对设计要求进行阐述;最后,根据弯矩有效度概念,在国军标的基础上提出不同长度、不同材料下上层建筑完全参与总纵弯曲的判定方法。[结果]分析结果表明,常见的树脂基纤维增强复合材料能够满足上层建筑结构的总纵强度要求;超过0.3倍船长的复合材料上层建筑结构应当计入剖面强度和刚度校核。[结论]所做研究可为未来我国复合材料上层建筑结构的水面舰船设计提供一定的参考价值。     

阴极保护电磁效应在船舶上层建筑设计中的应用

由于受到环境因素的影响,从而使得船舶上层建筑的腐蚀情况比较严重。为了提高船舶上层建筑的抗腐蚀性能,可在设计中对阴极保护系统加以合理运用。基于此点,本文从船舶上层建筑的作用及结构介绍入手,分析船舶上层建筑的腐蚀机理,在此基础上对船舶上层建筑设计中阴极保护电磁效应的运用进行论述。随着阴极保护系统的加入,形成具有一定强度的电磁场,对上层建筑起到有效的保护,大幅度降低了腐蚀速度,使用寿命随之延长。     

集装箱船上层建筑结构优化研究

针对船舶上层建筑结构抗压性低的问题,提出集装箱船上层建筑结构优化研究。利用结构有限元理论,对船舶上层建筑的结构参数进行提取并优化,结合BP神经网络计算上层建筑的结构优化特征,在参数优化和结构特征计算的基础上,对上层建筑结构的尺寸、形状和拓扑进行优化,实现船舶上层建筑的结构优化过程。仿真实验结果表明,上层建筑结构优化方法能够提高集装箱船上层建筑的抗压性,具备有效性。     

采用U型夹层板的船舶上层建筑设计及抗爆性能分析

由于结构抗爆性能的要求越来越高,传统的加筋板结构不能使船舶结构性能得到明显的提高,因此以典型船舶上层建筑为分析对象,针对上层建筑前端壁结构开展轻量化设计,利用U型夹层板代替普通加筋板,同时开展有限元数值仿真分析,讨论U型夹层板的抗爆性能。结果表明,爆炸载荷作用下,由U型夹层板构成的上层建筑前端壁结构在延伸区域的变形相对较小,主要变形位置由板架中部转移到板架顶部,吸能情况也得到改善。U型夹层板结构提高了舱室内部人员与设备的安全性,表现出优良的抗爆性能,将其应用于船舶上层建筑,对降低船舶重心、提高结构性能具有重要意义。     

散货船上层建筑振动的初步分析

上层建筑是船舶的重要组成部分,它所产生的有害振动会影响到船舶的安全,文章首先简要介绍了船体上层建筑振动的计算方法,然后建立了29 800 DWT散货船上层建筑的有限元模型,并采用不同网格密度进行了该结构的模态分析。计算结果和结论可为船舶上层建筑的可靠性设计方面提供参考。     

复合材料发射筒筒体发射力学特性仿真分析与优化

采用有限元数值仿真方法对导弹发射时某型玻璃纤维复合材料发射筒筒体的刚强度进行评估分析。将筒壁螺旋层螺旋角、环向层与螺旋层厚度比以及筒壁厚度作为设计变量,对复合材料发射筒筒体进行优化设计。研究结果表明：优化前的复合材料发射筒筒体安全裕度低,不满足设计要求;优化的复合材料发射筒筒体最大位移降低了57.8%,安全裕度提高到0.27,满足了筒体设计要求,且复合材料发射筒筒体重量比优化前轻6.8%。研究结果为复合材料发射筒筒体的设计提供参考。     

估算船舶上层建筑固有频率的新方法

确定船舶上层建筑固有频率是船舶上层建筑减振设计的重要内容。为提供船舶初期设计阶段应用,必须建立一个可靠的估算船舶上层建筑固有频率的方法。至今国外不少船级社和研究机构根据实测数据回归分析提出了一些估算方法,但因考虑的因素过于简单,预报精度都不太理想。 为改进估算方法,本文从理论模型研究着手,运用正交试验、回归分析等方法,提出了一个能考虑更多影响因素的估算船舶上层建筑固有频率的新方法,使预报精度有较大提高。     

基于工艺可行性的离散变量结构动力特性设计优化

基于船舶工艺可行性分析,建立了使用自适应模拟退火算法的多工况下船体结构动力特性设计优化模型;并给出了相应的设计流程。模型使用矩阵描述由板材厚度和骨材型号构成的离散变量集合,同时将全体设计变量处理为共享设计变量。将模型应用于某集装箱船艉部结构的动力特性设计优化中,优化后的结构不仅减轻了自重,而且增加了频率储备。实例分析表明该模型能应用于工程结构的实际优化设计。     

船舶上层建筑侧壁结构抗冲击性能评估方法研究

为解决常规建筑侧壁结构性能评估方法存在评估精确率较低的不足,提出了船舶上层建筑侧壁结构抗冲击性能评估方法研究。基于静载船舶侧壁结构极限承受能力的确定,对外界环境影响船舶侧壁结构受力进行计算分析,确定侧壁结构与冲量的关系,实现侧壁结构抗冲击性能的评估。试验数据表明,提出的抗冲击性能评估方法较常规评估方法,评估精确率提高47.75%,适合船舶上层建筑侧壁结构抗冲击性能评估。     

53000DWT散货船上层建筑整体吊装工艺设计

介绍了53000DWT散货船上层建筑整体吊装工艺设计,在技术上,通过对上层建筑整体吊装过程中结构的静力有限元分析,由分析结果找到受力薄弱环节,对薄弱环节提出加强方案,并对加强后的上层建筑结构再次有限元分析校核强度,将加强后的上层建筑整体吊装,生产实践表明,上层建筑整体吊装工艺设计相当成功,对后续船舶上层建筑整体吊装和其它船舶实施上层建筑整体吊装具有较强的指导和借鉴意义.     

护卫舰上层建筑结构和材料论证

合理选择上层建筑的结构和材料对舰的性能有重要影响。论述复合材料的发展使用概况、上层建筑用复合材料的优点、设想的几种方案比较，以及复合材料的种类、组成与连接。指出复合材料是上层建筑的理想材料，全复合材料上层建筑是最好的方案。同时指出，达到在舰上实用仍有许多难题待解决。     

船舶空间节点结构设计与鲁棒性优化研究

在船舶空间节点设计中,常规的设计方法没有考虑到设计变量对设计结果的影响,当设计变量发生变化时,会使设计参数偏离预期的范围,增大设计误差值,影响船舶整体结构的稳定性和安全性。而鲁棒性优化方法通过对变量进行调整,从而获得最优解,确保设计参数在可行区域内降低对设计变量的敏感度,提高船舶空间节点结构的设计质量。本文分析鲁棒性优化的基础理论,提出了船舶空间节点结构设计中鲁棒性优化的具体应用。     

船舶轻量化T型连接结构设计及强度试验

文章从船舶轻量化的角度出发,提出了一种由复合材料夹芯板和增强泡沫胶接而成的新型T型连接结构,解决了船舶复合材料上层建筑内部壁板之间的连接问题。基于复合材料结构的设计原理和力学特性,设计了T型连接结构的拉伸试验和压缩试验,研究其在不同载况下的极限承载和损伤模式,证明T型连接损伤模式复杂,抗拉能力弱,尤其面板与腹板连接区的胶层是承载薄弱环节;依据试验结果验证数值计算方法,并规划3条技术路径以研究T型连接的抗拉特性,应用数值方法提取对应技术路径的应力和位移特征量,分析T型连接面板与腹板连接区的胶层几何参数对抗拉强度和重量的响应规律,获得连接区胶层几何夹角的建议取值为45°~60°,为复合材料船舶轻量化胶接结构的优化设计和实际应用提供了有益参考。     

上层建筑铝合金结构尺寸的优化设计

以40m巡航救助指挥艇为例,介绍了如何运用MSC Patran\Nastran程序,用有限元法计算艇类铝合金上层建筑板架结构强度,优化结构尺寸设计。比照规范按钢铝换算进行设计的结构减轻了上层建筑质量,从而减少了造价,改善了船舶性能。     

日本完成新一代船舶上层建筑开发

日本今治造船最近开发完成一款具有节能防盗双重功能的新一代船舶上层建筑。这款名为“Aero-Citadel”的上层建筑．其最大特点是居住区、机舱棚、烟囱为一体式结构；整个上层建筑的外观呈瘦长的流线型；一般船舶设置在暴露部位的楼梯、平台该船全部设置在建筑的内部。如此设计的理由是上层建筑采用瘦长流线型结构．有利于顶风抛锚时的船头转向。     

知识工程在船舶结构优化设计中的应用

针对船舶结构设计变量是涉及多种设计和约束条件的离散变量,造成结构优化的高度非线性、多峰性等问题,而且设计过程中需要设计规范和专家经验等知识支持,结合其具有很强的综合性、模糊性等特点,提出了基于知识工程的船舶结构优化设计方法。该方法利用知识工程与结构优化相结合,将获取的设计知识构建知识库应用于船舶结构优化设计,并通过知识工程技术实现参数化结构模型与优化数学模型的相互转化,降低结构优化设计对用户知识水平的要求。水密横舱壁结构的优化设计算例表明,满足约束要求的情况下,其结构重量在优化后比优化前降低了,保证了结构性能合理的同时实现重量最轻的目标;将结构参数化模型和数学优化模型结合在一起,为设计经验少的设计者提供了一种结构设计的捷径;实现了从不同资源中获取知识并应用于优化设计过程,促进设计能力的提高,降低优化设计过程对知识和经验的依赖。     

大型船舶上层建筑-主船体剪切耦合方法研究

对于大型客船、豪华邮轮等船舶，上层建筑参与总纵弯曲的程度较大，主船体与上层建筑之间的作用关系非常复杂。探究大型船舶上层建筑-主船体间的各向耦合关系对于改善大型船舶的力学性能、结构安全等具有十分重要的意义。本文基于双梁理论和耦合梁理论，重点研究上层建筑-转换层-主船体之间的纵向剪切耦合关系，提出一种适用于带有大型上建船体结构的简化耦合梁方法。通过建立耦合梁结构的控制方程，获得上建与主船体间的弯矩-曲率关系、剪切耦合关系以及耦合刚度-极限剪切位移之间的关系，从而有效表征大型上建与主船体间的相互作用。经实例分析，验证了该耦合梁方法的准确性和有效性，可以为带有大型上层建筑船舶的极限强度研究、设计优化等提供有益参考。