400 000 DWT矿砂船直接波浪载荷与全船有限元强度分析

超大型矿砂船由于船体结构的特殊性和船体本身的超大型化,船体强度用常规规范中的梁理论方法或舱段有限元计算校核很难涵盖船体的所有构件.以400 000 DWT超大型矿砂船为例,简单介绍了进行全船有限元分析过程中波浪载荷的选取、模型的建立以及加载、分析的全过程,对正确进行超大型矿砂船全船结构强度直接计算具有积极指导作用.     

大型矿砂船货舱段结构强度的有限元分析

大型矿砂船(VLOC)具有船体尺度大、载荷高等特点,对高应力区可能产生应力集中的重要结构构件、节点必须进行三维有限元强度计算分析。以250000 DWT大型矿砂船为研究对象,采用通用软件MSC/PATRAN建立舱段结构有限元模型,按照ABS船级社规范,使用SAFEHULL软件,实现了舱段结构强度的有限元计算分析,对货舱段主要构件进行了直接强度评估,保证了大型矿砂船船体结构的强度安全。     

40万吨矿砂船货舱段局部强度分析

介绍了基于DNV规范对一艘40万吨矿砂船的结构强度进行有限元分析.应用DNV的Sesam和Nauticus Hull软件对该船屈服、屈曲强度进行分析评估,并依据结果对船体结构型式和尺寸进行了优化和加强.其分析结果与加强方案对超大型矿砂船结构的强度分析具有一定的参考价值.     

矿砂船倾斜舱壁散粒矿砂载荷分布研究

借鉴土力学计算模型,并运用水平单元分析法,对散粒矿砂货物对货舱斜舱壁的压力计算公式和分布规律进行了研究。与经典库仑理论和散货船共同规范计算公式不同,该方法得到的斜舱壁压力在靠近舱底位置呈现出明显非线性特征,该分布趋势与实船测量结果较吻合。通过全船有限元惯性力误差分析,验证了本文建立的矿砂载荷计算方法的合理性,为矿砂船强度校核的载荷计算提供参考依据。     

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。     

大型多功能远洋渔船全船有限元强度分析

大型多功能远洋渔船由于其主尺度的特殊性和结构形式的多样化,我国现行钢质海洋渔船建造规范(1998)已不能完全适用于船体构件。为保证船体结构在船舶全寿命期内更加安全,全船有限元强度分析是很有必要的。以某大型多功能远洋秋刀兼鱿鱼钓船为例,通过载荷预报软件计算得到全船有限元分析时需要的波浪载荷,建立其全船结构有限元模型并加载,进行全船有限元分析。分析结果可为渔船优化设计提供参考,对大型多功能远洋渔船全船结构强度直接计算具有指导作用。     

豪华邮轮全船有限元分析

采用英国劳氏船级社规范包络线外载荷,对中型豪华邮轮进行全船有限元计算分析。建立全船有限元结构模型和质量模型,将设计载荷加载到整船模型上,施加适当边界条件,同时采用合理的调平方法对全船载荷进行调平,并对船体梁载荷进行调整,得到整船应力状态和相对变形。使用沿船长分布的弯矩、剪力包络线载荷得到结构全船响应,载荷覆盖所有纵向结构,全船有限元分析让设计初期全船结构的薄弱环节一目了然,为全船结构强度分析评估及进一步优化提供重要基础。     

超大型矿砂船波激振动及颤振研究

为研究超大型矿砂船的波激振动和颤振现象,通过某超大型矿砂船波浪载荷和合成载荷的预报计算,并将计算结果和模型试验结果比较,给出了该船的波浪载荷特征.研究表明:波激振动是一种船体结构与波浪载荷间的共振现象,它和颤振都是船舶在波浪中运动时产生的高阶振动.一般地,波浪周期较短且波高较小时,大型船舶容易产生波激振动现象,然而,在大波高时,船体往往会由砰击引起颤振,但由于振动衰减阻尼很小,较难区分此时产生的是波激振动还是砰击振动或者是其组合.因而高阶波浪矩包含了波激和砰击颤振成分.波激振动在该类超大型船舶的总波浪载荷中占有很大的比例,且在不同航线上的影响程度也不同.研究结果对该船及同类超大型船舶的结构设计具有重要意义.     

矿砂船船体强度与稳定性分析

对矿砂船船体主要结构进行有限元分析,得出在舱段内货物压力、舷外水压力、波浪压力作用下船体主要结构的结构响应,计算和分析结果表明船体主要结构满足强度与稳定性要求。     

大型矿砂船的结构强度设计和审图要点研究

以某25万吨矿砂船为例,基于中国船级社钢制海船入级规范,对大型矿砂船的结构强度设计进行了研究,指出了大型矿砂船结构设计中常见的一些问题。分别从总纵强度、疲劳强度、规范校核、舱段有限元、全船有限元等方面,对大型矿砂船结构设计和审图中应注意的问题进行了分析,给出的结构设计建议及节点改善措施对大型矿砂船的结构设计和检验具有一定的指导意义。     

大型船舶推进轴系与船体变形耦合响应分析

船舶大型化使得船体变形对推进轴系的影响越来越突出。在研究大型集装箱船的基础上,采用有限元法探讨了大型集装箱船全船结构有限元模型和推进轴系的建模方法,波浪载荷计算方法以及轴系振动响应分析技术。以一艘8530TEU集装箱船为研究对象,实现了全船有限元分析全过程,对不同工况下推进轴系轴承支撑点处的船体变形进行了计算分析与讨论。采用ANSYS软件建立轴系有限元模型,施加不同的船体变形激励对轴系振动响应进行了分析。研究结果对轴系减振及避振措施具有一定的参考意义。     

大型集装箱船整船有限元分析计算技术研究

本文在研究大型集装箱船整船分析的基础上,总结研究和发展了二种集装箱船整船有限元分析时调整节点力和惯性平衡的处理方法.对于正确地进行大型集装箱船整船结构强度直接计算具有指导作用和实用价值.同时本文提出了对集装箱船整船结构强度分析的分工况计算和应力合成技术,可应用于集装箱船的整船结构有限元计算分析.     

薄膜型LNG船全船结构屈服和疲劳强度分析

以某薄膜型液化天然气（Liquefied Natural Gas,LNG）船的结构设计为例,开展全船屈服强度校核和基于精细网格的有限元疲劳强度分析。针对5种典型装载状态,基于美国船级社（American Bureau of Shipping,ABS）全船强度直接计算指南,采用ABS-DLA/SFA系列软件,用三维波浪载荷预报程序对波浪随机载荷进行长期预报。基于预报结果,针对每种装载状态计算15个设计波参数组,求解全船结构在各载荷组合工况下的应力分布,继而完成屈服强度校核。以甲板机械室与穹顶甲板相交处的关键节点区域的节点设计为例开展细网格局部强度分析,并通过各种改进设计解决应力集中问题。针对2种常用典型操作装载状态及营运于北大西洋海区疲劳寿命满足40a的要求,基于ABS全船疲劳强度直接计算指南计算2个典型细化位置热点应力传递函数,通过谱分析得到疲劳累积损伤和疲劳寿命,完成疲劳强度校核。采用的全船强度和疲劳分析方法和思路适用于其他超大型船舶的结构分析。     

浅水超大型FPSO振动声学分析

对浅水超大型浮式生产储油船(FPSO,F loating Production Storage and O ffload ing)高频域振动声学数值分析问题进行了研究。探讨了基于MSC/NASTRAN软件的结构分析模型与基于ESI/AUTOSEA2004软件的声学分析模型间的转换建模方法,进而快速建立了浅水超大型浮式生产储油船声学统计能量分析模型。与声学有限元和边界元方法相比,统计能量分析方法(SEA,statistical energy analysis)适合于解决高频域复杂系统动力学问题,尤其是含有高模态密度的弱耦合动力学问题。数值计算了全船与典型舱室声压分布,为FPSO声学设计和噪声控制提供依据。     

软弱地基条件下大型矿石堆场斗轮机基础的设计与研究

通过建立矿石堆场地基的二维有限元模型,对矿石堆场下软弱地基的应力变形进行模拟计算,计算中采用了土体的线弹性模型和剑桥模型进行对比分析。重点研究了各种工况下堆场地基的水平、竖向变形问题,对荷载作用下斗轮机基础的长桩基、短桩基以及片筏基础设计方案进行计算,并与无基础方案进行对比分析,得出各种工况下不同基础的变位情况。计算研究成果直接为工程地基处理方案的确定及斗轮机基础的详细设计提供了依据。     

船体分段焊接变形仿真

船体分段在焊接过程中产生的焊接变形会使船体结构强度降低,然而精确预测和控制焊接变形是个难题.文章提供了准确预测焊接变形的固有应变等效载荷法.这种方法运用有限元法结合固有应变理论以及实验结果对焊接变形进行分析:引入简化的弹-塑性分析杆-弹簧模型,通过分析得到固有应变受焊接区域约束度及最高温度分布情况的影响;将固有应变转化为等效载荷,应用弹性有限元分析求得整个结构的焊接变形.计算结果与LEECH计算及实验结果吻合较好.     

船舶总振动固有频率实用算法

分别用一维梁有限元方法和三维有限元方法计算3艘实船总振动固有频率,对计算结果进行统计分析,提出对一维梁有限元方法计算结果的修正,利用110000t油船进行验证。用一维梁有限元方法计算时考虑剪切滞后影响系数;用三维有限元方法计算时,是在ANSYS软件中建立全船的三维空间有限元模型,进行模态分析。通过计算证明该方法能有效改进一维梁有限元计算方法,可快速准确地预报船舶总振动固有频率。     

集装箱船扭转强度和加强方式研究

介绍约束扭转计算原理,分析集装箱船的结构和受力特点,利用MSC/Nastran软件探讨了集装箱船的扭转强度计算方法。在现有结构形式的基础上,提出几种可能提高结构扭转强度的结构加强方案,通过有限元分析比较各方案对于增加同样重量的钢料船体结构中翘曲应力变化情况,比对抗扭效果,研究在考虑成本基础上提高集装箱船抗扭强度的加强方案优先顺序,结果显示对于支线型集装箱船增加舱口围厚度可更有效提高其抗扭强度。     

不同作用力下高桩码头叉桩受力分析

高桩码头结构的复杂性、桩体与土相互作用的非线性以及外力的多样性,使得桩体受力相当复杂。文章探讨了桩土相互作用的数值模拟方法,采用ANSYS有限元软件,建立了高桩码头桩体与土相互作用的数值计算模型,并结合正交化试验,进行了不同荷载下码头结构受力的仿真计算,并通过数理统计分析,得到了叉桩桩顶受力随荷载改变的变化规律以及叉桩桩顶受力的极限情况,为分析高桩码头叉桩破损原因提供了参考依据。     

船型结构物的总纵强度直接简化计算技术研究

从简化载荷施加和力学三维有限元模型的建立上进行了船型结构物的总纵强度直接简化计算技术的研究。直接简化计算技术绕开现代流行却复杂较难实现的设计波方法,借助规范波浪载荷的分布,结合现代数值计算技术,利用数值积分实现波浪载荷的模拟,同时寻求船体静水载荷分布数值化和解决三维粗网格模型的快速模拟,最终实现船型结构物设计载荷的数值模拟和总纵强度的三维设计。文章旨在寻求适合于前期设计阶段的船体结构总纵强度三维设计技术,并有效解决质量分布模拟而引起的一些客观问题,同时突破传统的二维剖面设计中非连续结构参与总纵强度的主观性判断,从工程应用角度快速有效地完成船体结构刚度和强度设计。