基于有限元分析的船舶结构设计

采用Ansys有限元分析平台构建全船模型,通过插值和网格划分2种方法划分模型网格,并在不同载荷情况下,通过3种力学方程模拟和校核船舶模型的抗损程度以及承载强度,分析船舶结构性能,完成船舶模型结构尺寸优化.结果显示:该方法能够获取不同载荷下船舶不同结构部位的应力分布结果,不同载荷下,船舶首部舱段结构和甲板支撑结构发生显著...     

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。     

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。     

断裂力学在船舶结构疲劳评估中的应用

疲劳失效是船舶结构失效的主要形式,由于船舶结构长期处于海浪、洋流等变应力载荷作用下,导致船体结构产生应力集中和疲劳破坏。为了提高船体结构的使用寿命,改善船舶质量,对船舶结构进行疲劳评估非常有必要。本文系统的介绍了机械结构的疲劳强度评估方法和断裂力学理论,在有限元分析软件Ansys平台上建立了船舶中部肋板的有限元模型,并基于断裂力学对该结构进行有限元分析仿真。本研究提高了船舶结构疲劳评估的精度,有利于延长船舶的使用寿命,降低船体维护成本。     

舱内爆炸载荷作用下箱型船体节点结构强度分析

为了研究箱型梁典型节点结构在舱内爆炸下的结构强度。基于Ansys/Ls-dyna显式动力有限元软件,建立LNG运输船箱型舱段结构的有限元模型,采用ALE算法开展舱内爆炸载荷下舷侧箱型梁与强横梁链接处不同型式节点结构的动态响应数值计算。最后,在给定的炸药当量和爆点位置情况下,获得舱室结构的整体变形和破坏模式,并分析在不同节点结构设计方案下典型位置的应力特征。     

压载荷下骨材贯穿孔孔边应力集中模型试验

以船舶双层底结构为研究对象开展模型试验,研究板材中的开孔在承受压力载荷作用下的孔边应力分布情况,分析压力载荷下不同开孔孔型以及不同补强结构对孔边应力分布情况的影响。在此基础上,开展相关仿真分析,将试验结果与有限元仿真结果进行对比,验证有限元仿真的准确性。     

舰船高强度钢材的裂纹分析和力学特性评估

为了提高舰船结构的强度,舰船壳体等位置往往采用Q460等高强度钢材,大量的测试和实际船舶碰撞事故表明,舰船高强度钢材结构的失效形式通常不是静强度下的破坏,而是疲劳载荷下的结构失效和断裂,因此舰船高强度钢材的断裂力学特性分析一直是热点研究。本文详细介绍钢材的断裂与弹性力学原理,建立舰船高强度钢材的疲劳载荷分布和S-N曲线,结合有限元仿真软件Ansys进行舰船高强度钢材的板材力学特性仿真。     

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。     

船舶结构强度分析中的分布载荷离散化研究

船舶结构强度分析是船舶设计中的重点环节,合理的船舶结构设计对于保证船舶安全性和稳定性起到至关重要的作用。有限元分析是船舶结构分析的一个重要方法,载荷的离散化是有限元分析的一个重要步骤,而船舶受到的分布载荷较为复杂,增加了分布载荷离散化的难度。本文针对某型船舶的结构有限元分析中分布载荷较为复杂的问题,提出一种载荷的离散化方法。将该方法应用到载荷计算中,并与仿真计算进行对比,验证了离散化方法的有效性。     

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。     

700t起重船船体及千斤柱有限元强度分析

为计算700t自航起重船在各种载荷工况下的强度,依据相关的船舶法规,根据设计图中的结构尺寸,利用MSC／PATRAN建立了起重船主船体及千斤柱的有限元模型,给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,应用MSC／NASTRAN对4种工况下起重船的强度进行了分析,计算给出了船体及千斤柱的应力分布及最大应力出现的部位,并对计算结果进行了校核,结果表明结构强度满足强度要求。通过有限元分析得到的结论可用于指导起重船的结构设计与优化。     

基于ANSYS和Certon-Dolan理论分析估计疲劳寿命的方法

依据累积疲劳损伤法-迈纳(Miner)法和应力寿命曲线(S-N)推导变幅多级载荷下等效应力及强度判据公式;结合ANSYS有限元分析软件和柯顿-多兰(Certon-Dolan)理论,通过APDL(Ansys Pa- rameter Design Language)参数化建模,分析出不同载荷下应力集中的部位,将有限元网格划分的危险部位节点单元的应力值取出,代入理论公式估算疲劳寿命,具体分析多级载荷加载次序对疲劳寿命的影响,比较Miner方法和Certon-Dolan方法优劣,并提供设计参考数据和理论判据。     

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。     

双层底肋板贯穿孔孔边应力数值仿真分析

船舶航行过程中,船体结构会受到总纵弯曲与舱外水压、货物载荷等组合载荷的交变作用,骨材开孔处会出现孔边应力集中,进而造成结构疲劳破坏的问题。针对船体骨材开孔结构开展典型载荷作用下的孔边应力分析。以船舶双层底结构为研究对象,开展典型弯曲、压缩载荷作用下的船舶双层底结构骨材开孔孔边应力分布有限元仿真研究,分析弯曲、压缩载荷作用下不同补强结构对孔边应力分布的影响,为船体骨材贯穿孔结构的优化设计提供参考。     

基于ANSYS和Certon-Dolan理论分析估计疲劳寿命的方法

依据累积疲劳损伤法-迈纳（Miner）法和应力寿命曲线（S-N）推导变幅多级载荷下等效应力及强度判据公式；结合ANSYS有限元分析软件和柯顿-多兰（Certon-Dolan）理论，通过APDL（Ansys Parameter Design Language）参数化建模，分析出不同载荷下应力集中的部位，将有限元网格划分的危险部位节点单元的应力值取出，代入理论公式估算疲劳寿命，具体分析多级载荷加载次序对疲劳寿命的影响，比较Miner方法和Certon-Dolan方法优劣，并提供设计参考数据和理论判据。     

水下航行器电池舱热响应仿真分析

电动力水下航行器电池舱工作环境恶劣,在设计中必须考虑电池散热对整体结构的影响,避免因局部应力过大导致结构件损坏。本文首先确定某型水下航行器电池舱热传导、热辐射和热对流分析数学模型,并基于有限元仿真软件Ansys构建有限元模型;在相应热载荷下,分析舱段温度分布、安装板处最大变形、应力等,验证了结构设计的合理性。本文研究方法具有较好的通用性,结构设计对水下航行器电池舱结构布局具有借鉴意义。     

弯曲载荷下骨材贯穿孔孔边应力分布模型试验

考虑到疲劳裂纹主要发生在船舶结构高应力区域,骨材开孔会造成孔边应力集中从而造成疲劳破坏,影响船体结构的安全性,以船舶双层底结构为研究对象,开展模型试验对船舶双层底结构在典型弯曲载荷情况下的骨材开孔孔边应力分布情况进行研究,分析弯曲载荷下不同开孔形状以及不同补强结构对孔边应力分布的影响。试验结果与有限元仿真结果对比表明,二者具有相同的规律和趋势,证明用数值仿真的方法分析骨材开槽孔孔边应力集中问题是可行的。     

横向载荷作用下小水线面双体船结构校核与优化

采用有限元仿真方法对一艘新型小水线面双体船进行强度校核,研究该船形在横向载荷作用下的结构强度和应力分布特性,进而给出结构优化设计方案,在确保结构安全的基础上达到严格控制重量的目的,形成的校核流程方法及优化设计方案可为同类船舶提供设计与校核指导。     

船舶主轴裂纹预测评估研究

以船舶主轴为研究对象,在分析单轴应力疲劳基础上,在Ansys中进行仿真计算,获得不同扭矩下主轴应力集中的部位,利用相互作用积分方法在应力集中的部位采用Ansys计算应力强度因子。在分析纯扭矩作用下主轴上任意一点的受力情况后,基于Paris裂纹扩展速度公式,推导出轴的转速和功率与裂纹扩展速率的关系,提出了基于裂纹尖端应力强度因子的船舶主轴裂纹评估方法。     

基于Ansys静力学仿真的起重机减摇臂结构设计

船舶起重机在货物吊装过程中受到船舶运动、风载等因素的影响可能会发生摆动,影响作业效率和安全性,起重机减摇臂结构的主要功能是提高起重机主体的强度,降低起重机吊臂的摇摆。本文的研究方向是对船舶起重机的静力学特性进行分析,使用仿真平台Ansys建立了起重机减摇臂的有限元模型,设定载荷和边界条件后,完成了某型号起重机减摇臂的静力学仿真,有助于进一步减摇臂设计优化。