散货船弹性舱口角隅设计

针对散货船舱口角隅自由边的应力峰值通常较高,疲劳寿命难以满足,舱口角隅处通常需要嵌入厚板才能满足规范要求的问题,引入弹性舱口角隅的设计概念,通过对原角隅处产生一个下凹圆弧形弹性接头来降低舱口角隅自由边的应力。通过分析下凹圆弧的位置、半径及下凹部分长度对舱口角隅自由边应力和疲劳寿命改善效果的影响,探讨弹性舱口角隅的一般设计原则。结果表明,下凹圆弧的位置对自由边应力影响不大;下凹圆弧半径越大、下凹部分长度越长,则自由边应力越小,疲劳寿命越长。与传统舱口角隅相比,弹性舱口角隅可大幅降低舱口角隅自由边的应力,提高其疲劳寿命,降低舱口角隅发生疲劳裂纹的风险。     

椭圆形舱口角隅有限元网格自动划分研究

针对椭圆形舱口角隅网格的自动划分方法,采用MSC.Patran二次开发语言PCL,编制了椭圆形舱口角隅网格的自动划分系统。应用此系统对多个不同尺寸的椭圆形角隅进行了热点应力分析,并且将其与相应尺寸的圆形角隅热点应力作了比较。计算结果表明:椭圆形舱口角隅自由边处的热点应力比圆形舱口角隅处小得多。     

大型集装箱船舱口角隅高低周复合疲劳寿命预报方法研究

大型集装箱船遭遇高海况时，舱口角隅处应力水平可能接近甚至超过材料屈服极限，因此循环极端载荷作用下的舱口角隅疲劳损伤可视为高低周复合疲劳问题。本文采用一种高低周复合疲劳寿命预报模型对某大型集装箱船的舱口角隅进行疲劳寿命预报。首先建立全船有限元模型和水动力模型，给出不同浪向角及波浪频率下舱口角隅节点的热点应力传递函数，然后采用北大西洋波浪散布图得到节点的应力范围，对其中超过80%屈服应力的海况，通过Neuber公式求出角隅节点的弹塑性循环应力应变幅，最后采用复合疲劳模型计算得到舱口角隅的高低周复合疲劳寿命。与采用谱分析方法预报的疲劳寿命进行对比后的结果显示，高海况导致舱口角隅发生的低周疲劳损伤不可忽略，应采用高低周复合疲劳评估方法对其进行寿命预报。本文工作可为船体结构疲劳寿命的准确预报提供参考。     

大开口船舱口角隅应力集中问题研究

建立了大开口船舶舱口角隅应力集中有限元计算模型,讨论了４种应力释放孔孔形以及无应力释放孔时舱口角隅处的应力分布情况,并讨论了加加厚板后的应力分布情况。从实用角度分析了应力释放孔和加加厚板的效果,为解决大开口船舶舱口角隅处应力集中问题提供了计算依据。     

椭圆形舱口角隅的疲劳强度研究

基于《钢质海船入级规范》以及《船体结构疲劳强度评估指南》对椭圆形舱口角隅的相关规定,应用自主开发的椭圆形舱口角隅网格自动划分系统,创建不同尺寸与板厚的椭圆形角隅细化模型,利用MSC.Patran有限元软件对该区域进行疲劳计算,分析其边缘热点应力,从而得出角隅尺寸、板厚对角隅疲劳强度热点应力的影响规律。     

多工况下基于子模型的矿砂船舱口角隅形状尺寸耦合优化分析

[目的]针对以往优化船舶舱口角隅时只对角隅肘板形状进行优化的不足,提出一种角隅形状尺寸耦合优化方法。[方法]首先,提出适于优化的子模型选取原则和方法,并据此构建优化模型,解决以往不能保证子模型用于优化时的精度问题。然后,采用新的工况筛选方法选择用于优化的危险工况,解决船舶多工况计算量大的问题。最后,使用模拟退火算法对舱口角隅进行耦合优化,得到最优的形状尺寸设计,同时通过灵敏度分析筛选对应力敏感的设计变量,并只对其优化,得到与优化所有变量相近的结果,基于此给出矿砂船角隅的必要优化结构。[结果]结果显示,所提出的舱口角隅形状尺寸耦合优化方法,能在同等质量限制条件下使角隅应力水平下降更多,且计算成本低。[结论]所得结论可为实际矿砂船和其他船舶的结构优化设计提供参考。     

基于谱分析方法的超大型集装箱船舱口角隅结构设计

分析超大型集装箱船舱口角隅区域容易发生疲劳的位置,并基于线性累积损伤理论,论述谱分析方法原理,提出一种在疲劳谱分析时的加强方案快速研讨方法,总结设计阶段舱口角隅位置的几种加强方案,并分析了制造阶段常用的几种后处理方法。     

基于过渡单元的有限元细化法在舱口角隅处的研究

针对集装箱船舱口角隅处的应力计算,提出一种针对舱口角隅处网格的自动有限元精细划分算法。在进行完整船有限元分析后,截取出局部舱口角隅模型进行网格细化,将粗网格计算结果作为细网格模型边界条件,再次进行有限元分析。结果表明细化网格分析能反映出应力梯度比较大的区域的应力变化情况,其分析结果好于整体分析结果。     

基于疲劳强度的超大型集装船角隅优化设计

对于集装箱船而言,货舱角隅处一般存在结构形式的突变,在船体梁发生弯曲、扭转变形时,角隅承受着较大的弯曲正应力及翘曲应力,存在较严重的疲劳问题。本文以MARIC设计的某20000 TEU级超大型集装箱船为例,介绍了货舱内20 ft角隅、箱角角隅及舱口角隅的优化设计思路,通过有限元方法验证了优化方案的有效性。     

基于疲劳强度的超大型集装船角隅优化设计

对于集装箱船而言,货舱角隅处一般存在结构形式的突变,在船体梁发生弯曲、扭转变形时,角隅承受着较大的弯曲正应力及翘曲应力,存在较严重的疲劳问题。本文以MARIC设计的某20000 TEU级超大型集装箱船为例,介绍了货舱内20 ft角隅、箱角角隅及舱口角隅的优化设计思路,通过有限元方法验证了优化方案的有效性。     

散货船连续纵向舱口围板设计

综合考虑散货船设计面临的结构轻量化需求和纵向舱口围板趾端和舱口角隅容易产生裂纹的问题,以21万t散货船为例,提出一种连续的纵向舱口围板结构设计方案。结合HCSR规范,采用有限元分析方法,研究连续纵向舱口围板对整个主甲板区域重量以及对舱口角隅应力和疲劳的影响,结果表明,连续纵向舱口围板方案在散货船上是可行的,该方案可使整个甲板区减重41.54 t,而且舱口角隅处的应力水平和疲劳强度比传统方案有所改善,应力水平下降4.69%,疲劳寿命提高37.64%。与传统的不连续纵向舱口围板相比,连续纵向舱口围板设计方案可实现散货船结构轻量化,消除了舱口围板趾端疲劳裂纹隐患,降低了舱口角隅应力水平。     

内压下矩形耐压舱角隅结构形状和拓扑优化设计

为解决内压下矩形耐压舱角隅结构应力集中的问题,提出了角隅结构形状优化和拓扑优化的数学模型。采用子模型技术对结构进行精细化静强度应力分析,以角隅边界形状的变化作为设计变量,极小化角隅结构的应力,得到的最佳角隅形状为弧形。在此基础上,极小化角隅结构的应力,对耐压舱角隅肘板进行拓扑优化设计,寻求肘板材料的最优分布和管路铺设的空间,得到了具有内部圆形开孔和去掉三角形尖角的新型肘板结构。弧形角隅形状和开孔新型式的肘板有效地降低了角隅结构的应力集中。建议的方法可为类似结构的优化设计提供参考。     

船舶舱口角隅疲劳强度及热点应力研究

舱口角隅部分的疲劳问题是疲劳分析的重要内容。本文建立了某船的全船有限元模型并分别采用嵌入式模型和外部模型对舱口角隅进行细化。比较不同的单元类型、热点应力选取方式对疲劳损伤的影响。同时采用直接计算的谱分析方法计算了舱口角隅的疲劳损伤。发现当选用最大主应力作为热点应力时实体单元计算结果较壳单元偏小。同一类型单元节点数目的不同对损伤结果影响不大。热点应力选取方式对疲劳损伤的计算影响较大,在对舱口角隅疲劳强度进行分析时建议选用最大主应力插值的方式计算热点应力。     

船舶舱口角隅疲劳强度及热点应力研究

舱口角隅部分的疲劳问题是疲劳分析的重要内容.本文建立了某船的全船有限元模型并分别采用嵌入式模型和外部模型对舱口角隅进行细化.比较不同的单元类型、热点应力选取方式对疲劳损伤的影响.同时采用直接计算的谱分析方法计算了舱口角隅的疲劳损伤.发现当选用最大主应力作为热点应力时实体单元计算结果较壳单元偏小.同一类型单元节点数目的不同对损伤结果影响不大.热点应力选取方式对疲劳损伤的计算影响较大,在对舱口角隅疲劳强度进行分析时建议选用最大主应力插值的方式计算热点应力.     

基于HCSR与CSR规范的散货船舱口角隅疲劳计算方法

为比较CSR规范协调后舱口角隅在散货船疲劳评估中的变化和影响,分析HCSR和CSR规范中关于舱口角隅疲劳强度要求的异同,以某散货船为例,完成该实船基于HCSR和CSR规范的舱口角隅疲劳评估,认为HCSR规范的舱口角隅疲劳强度要求有所提高,提出舱口角隅设计建议。     

不同工况对克令吊舱口角隅应力的影响

利用MSC Patran和MSC Nastran软件对3 750 TEU集装箱船舱口角隅进行结构强度有限元细化分析,主要研究了克令吊在5种危险工况作用下,舱口角隅的应力集中问题,为舱口角隅疲劳分析提供了计算依据。     

舰船大开口结构设计和试验研究

着重研究大开口区船体的总纵强度、大开口扭转强度、甲板稳定性、大开口角隅的应力集中及应采取的加强措施。同时还应用混合几何相似理论进行了立体舱段光弹性试验，测量了舰船大开口区各部分的应力，并根据应力分布确定了舰舶大开口区的结构加强方法和角隅补强形式。     

大型矿砂船甲板开口角隅应力计算的探讨

甲板开口角隅处应力集中问题一直倍受国内外造船界的关注,本文通过对一艘大型矿砂船甲板开口角隅处进行有限元模拟与计算,比较了角隅处网格大小不同时的应力和角隅处同样的有限元模型板厚不同时的应力,计算结果形象地显示出角隅处的应力集中现象。     

8 530 TEU大型集装箱船船中货舱区舱口角隅疲劳强度校核

集装箱船货舱区舱口角隅疲劳强度校核是集装箱船强度分析的重要内容之一,该文选择沪东中华造船(集团)有限公司即将建造的8 530 TEU集装箱船船中No.5货舱区Fr181处角隅作为疲劳强度分析对象.基于设计波法,选择全球航行海域波浪散布图进行波浪诱导载荷长期预报,获得四种典型的波浪载荷参数,然后在一个波浪循环内每隔30°取一相位,计算了其中三种最典型波浪载荷工况下上甲板角隅边缘和舱口围板角隅边缘的热点应力,确定最大应力范围及其位置,最后基于S-N曲线法进行疲劳强度校核.     

散货船舱口角隅损伤解析

对于散货船,为提高装卸效率,货舱一般采用长大开口,舱口角隅处易发生损伤破坏。为确保船体结构安全可靠,本文研究开发了综合船体作用载荷计算和结构响应分析系统,对一条大开口散货船舱口角隅损伤发生的原因进行了计算分析,并根据计算结果分析舱口角隅损伤发生的原因。