撞击参数对舷侧结构的失效模式分析

碰撞载荷下船舶结构的变形与失效一直是业界的研究热点,但以往的研究并没有深入分析舷侧结构的失效形式。本文通过对各种不同撞击参数舷侧结构碰撞模式的数值模拟,分析了舷侧结构的失效模式。结果表明,船舶碰撞载荷下舷侧结构失效主要体现在局部塑性变形,甲板手风琴式撕裂,外板撕裂,以及横框架的屈曲。     

不同损伤模式下的单舷侧散货船舷侧板架极限能力研究

对单舷侧散货船板架因装卸货物等受损后的结构极限承载能力的影响进行了研究,采用非线性有限元软件ABAQUS,建立单舷侧散货船板架完整模型和4种损伤模型,进行了舷侧板架在垂向载荷、船体纵向载荷、以及包括剪切和侧向压力的组合载荷作用下的非线性有限元计算。结果表明,因1根肋骨与板材之间连接的不同损伤,导致了相邻的其他肋骨工作应力不同程度的增加,或多或少地削弱了板架的承载能力,尤其在组合载荷的作用下,当一根肋骨的脱焊长度达肋骨长度的2/3时,板架极限承载力可下降15%。     

大型邮轮上层建筑舷侧开口结构剪切强度试验研究

以某大型邮轮上层建筑舷侧局部结构为研究对象,设计两种典型舷侧开口结构的缩比模型并开展了剪切强度试验研究,探究了在剪切载荷作用下大型邮轮舷侧局部开口结构的屈曲失效模式、应力状态和极限承载能力,归纳了舷侧开口结构的变形特点和应力分布特征.研究结果对于国内大型邮轮上层建筑舷侧结构设计及剪切强度评估具有较大参考价值.     

双舷侧散货船结构可靠性研究

以一艘散货船为例,采用按随机过程确定的载荷组合弯矩,对单、双舷侧两种结构分别计算船舶的极限弯矩和最大剪应力,进行可靠性评估,结果表明双舷侧结构可以大幅减小舷侧的剪应力,但对总纵强度的影响不明显;最后分析了双舷侧宽度对极限弯矩和最大剪应力的影响,提出了选取双舷侧宽度值的建议.     

单舷侧散货船肋骨上下端的支撑结构比较分析

对于单舷侧散货船肋骨上下端支撑肘板是否采用延伸结构形式的问题,采用有限元方法进行计算分析,比较应力计算结果,检验肋骨上下端肘板支撑结构的有效性.结果表明,肘板末端添加延伸结构无益于肘板处的应力水平.     

我国首次开发出具有自主知识产权的双舷侧超巴拿马型散货船

七○八所完成了9万吨双舷侧结构散货船的开发,这是我国首次开发出具有自主知识产权的双舷侧超巴拿马型散货船。9万吨双舷侧散货船是2003年中国造船工程学会确定的中国自主开发的4型优选型散货船之一,七○八所于2003年4月开始研发。9万吨双舷侧散货船的主尺度为:总长240米,型宽38米,型深20.3米,设计吃水12.75米,结构吃水13.93米,满足国际海事组织有关散货船新规则的要求。     

舷侧结构耐碰性试验研究

本文对单层加筋板和双层壳航侧两类结构的耐碰性进行了试验研究，获得了舷侧结构的Ｐ－λ和Ｕ－λ关系曲线，并观察了舷侧结构在整个撞击过程中的变形模态，发现双层壳舷侧在碰撞变形中具有明显的阶段性。根据试验结果得出的一些结论，对船舶结构的耐碰性研究具有重要意义。     

舰船舷侧结构在碰撞作用下的损伤与防护

近年来,船舶碰撞事故频繁发生,其碰撞部位经常发生在舷侧。船舶碰撞后,极易造成舷侧结构断裂损伤、船舱进水,严重时可导致船体总纵强度失效、船舶沉没、环境污染,所以对舷侧结构碰撞机理进行研究,从而提出更加有效的防护措施极为重要,文章从舰船碰撞概率计算、舰船碰撞过程研究方法、舰船抗冲击能力指标、抗冲击能力评估关键技术、结构抗冲击性能优化等方面对舰船舷侧结构在碰撞作用下的损伤与防护方法进行了总结。根据文章的论述可以发现:舰船抗冲击能力评价指标主要有能量、碰撞力、应力和损伤图,在计算碰撞构件的吸能能力时,对于含燃油等易燃物的舱室外壁,还应考虑内能增加引起的温度升高;基于舰船抗冲击性能,应当对船体结构形式进行优化,新型纵桁形式的双层舷侧结构模型有帽形、菱形、半圆管形等。     

甲板舷侧大开口结构应力集中分析及钢模试验

在粗网格有限元模型计算结果的基础上,建立了某船甲板舷侧大开口高应力区局部细化的舱段有限元模型,并利用有限元软件MSC.Nastran对其应力集中现象进行了分析。基于材料分段线弹性假设,对该船甲板舷侧大开口结构有屈服点出现后,角隅区域的应力分布和塑性区扩展规律进行弹塑性有限元计算,并开展了甲板舷侧大开口钢质模型试验,试验结果验证了弹塑性有限元计算结果的准确性。本文的研究成果对于大型船舶甲板舷侧大开口这类特殊结构的强度衡准制定以及局部结构优化设计具有重大的参考价值。     

聚能射流对舰船舷侧结构的破坏毁伤研究

本文基于AUTODYN软件的耦合欧拉-拉格朗日算法,模拟聚能装药起爆后形成聚能射流及侵彻舰船舷侧防护结构的过程。首先将聚能射流侵彻靶板的数值模拟结果和试验结果进行比较,以验证数值方法的有效性。在此基础上对聚能射流的形成及其对舷侧结构的毁伤过程进行模拟,并探讨液舱外板厚度及宽度对舷侧结构防护性能的影响。研究表明:聚能射流对舷侧防护结构的毁伤主要表现为舷侧外板的大面积塑性凹陷和内部舱壁的小尺寸破口,且增大液舱宽度会使聚能射流速度得到衰减。研究结果可为聚能射流载荷下舰船舷侧结构的防护设计提供参考。     

船舶舷侧结构耐撞性分析

为研究船舶舷侧结构的碰撞损伤过程,采用非线性动态响应分析方法,使用ANASYS/LS-DYNA显式动力分析软件,对船艏和船舷垂直碰撞过程进行数值仿真,获得了碰撞力、能量吸收和结构损伤变形的时序结果。为了分析船舶舷侧结构耐撞性能,本文对比了常见油船、新型Y型和X型舷侧结构的仿真过程,结果表明新型舷侧结构在整体的耐撞性能上优于传统的舷侧结构,承载构件的不同也会对结构的耐撞性产生很大的差异。     

基于钢-泡沫结构的双壳舷侧结构耐撞性能分析

在分析333TEU集装箱船的双壳舷侧结构耐撞性能的基础上,结合钢-泡沫结构自身的冲击性能,将钢-泡沫结构替代舷侧外板结构,得到新的舷侧耐撞结构形式。利用MSC.Dytran数值仿真软件,对双壳舷侧结构的耐撞性能进行综合分析。     

LPG船的一种新型舷侧耐撞结构研究

该文基于圆管碰撞能量吸收原理,提出了一种新型LPG船舷侧耐撞结构,经与常规LPG船舷侧结构的比较表明,此新型舷侧结构具有良好的耐撞性能。     

小型船舶的舷侧抗冲击结构研究

随着人类对海洋资源开采与利用率的不断增加,海上航线的密度增大,再加上气象、人文因素等导致船舶碰撞事故频繁发生。船舶碰撞事故往往会造成船体结构破坏、燃油泄漏、人员伤亡等严重后果,因此,研究船舶的舷侧抗碰撞冲击结构有重要的作用。本文的研究对象主要是小型舰艇的船舷结构,利用有限元仿真技术和模拟数值计算,分析和设计了小型舰艇的抗冲击结构,有效地改善了小型舰艇舷侧的抗冲击性和安全性。     

海试方舱桅杆结构有限元分析

运用有限元分析程序ANSYS对桅杆建立了三维有限元模型,计算后得到了桅杆各部位的力学特性数据(包括最大应力水平及位移等).通过分析,验证了桅杆在规定的海况下,结构满足强度、刚度和稳定性要求.     

基于Abaqus的舷侧结构抗冲击性能优化

本文在Abaqus软件的基础上,对半圆管形舷侧结构进行数值仿真计算,通过改变其纵桁厚度和半圆管半径,对比分析船舶碰撞过程中半圆管形舷侧结构的损伤变形及吸能能力,得到了半圆管形舷侧结构的最优尺寸,为船舶的耐撞性结构优化设计提供依据。     

折叠V型夹层板舷侧结构的耐撞性能优化设计

基于传统加筋形式的船舶舷侧结构,提出一种新式折叠V型夹层板舷侧结构,针对其复杂的耐撞性优化问题,分别利用GA-BP-GA方法和直观分析法对其开展耐撞性能优化设计,并验证了GA-BP-GA方法的可行性与准确性。结果表明:经遗传算法优化后的BP神经网络具有较优的训练精度和泛化能力;与原设计相比,GA-BPGA最优设计的耐撞性能提高了21.0%,高于正交最优设计的16.5%和直观优化的6.3%;GA-BP-GA最优设计关于耐撞性指标的预测值与有限元仿真值之间的相对误差均小于3.5%,具有较高的可信度。     

An analytical method for predicting the ship side structure response in raked bow collisions

As an increasing number of ships continue to sail in heavy traffic lanes, the possibility of collision between ships has become progressively higher. Therefore, it is of great importance to rapidly and accurately analyse the response and consequences of a ship's side structure subjected to large impact loads, such as collisions from supply vessels or merchant vessels. As the raked bow is a common design that has a high possibility of impacting a ship side structure, this study proposes an analytical method based on plastic mechanism equations for the rapid prediction of the response of a ship's side structure subjected to raked bow collisions. The new method includes deformation mechanisms of the side shell plating and the stiffeners attached. The deformation mechanisms of deck plating, longitudinal girders and transverse frames are also analysed. The resistance and energy dissipation of the side structure are obtained from individual components and then integrated to assess the complete crashworthiness of the side structure of the struck ship. The analytical prediction method is verified by numerical simulation. Three typical collision scenarios are defined in the numerical simulation using the code LS_DYNA, and the results obtained by the proposed analytical method and those of the numerical simulation are compared. The results correspond well, suggesting that the proposed analytical method can improve ship crashworthiness during the design phase.     

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。     

Experimental numerical and analytical analysis of the penetration of a scaled double-hull tanker side structure

The paper presents experimental, numerical and analytical analyses of a small-scale double-hull structure quasi-statically punched at the mid-span by a rigid flat edge indenter, to examine its energy-absorbing mechanism and fracture. The present study aims to further validate the numerical analysis procedure and the analytical method of individual stiffened panels and web girders against the experiment of the double-hull structure. The specimen, scaled from a tanker's double side structure, includes three spans between the web frames and two spans between the stringers. The paper provides practical information to estimate the extent of structural damage within ship sides during collision accidents. The experimentally obtained force-displacement response and deformation shape show a good agreement with the simulations performed by the explicit LS-DYNA finite element solver. The analysis of the double-hull structure demonstrates the accuracy of the procedure for identifying standard inputs used in numerical codes, in particular the definition of material plastic hardening and the calibration of the critical failure strain by tensile test simulation. The experimental and numerical results are used to validate the analytical method proposed in previous investigations at the plastic deformation stage and a revised semi-analytical method is proposed in the present study for the large penetration stage.