聚氨酯夹层板舱口盖振动特性研究

聚氨酯夹层板(SPS)因其出色的力学性能、减振降噪特性等在船舶建造领域得到了广泛应用。以船舶轻量化、高性能设计为目标,以64000DWT散货船钢制舱口盖为替代目标,采用聚氨酯夹层板设计新型舱口盖结构,基于有限元软件Ansys Workbench开展SPS舱口盖结构振动特性分析,研究其模态振型、谐响应和随机振动。通过与钢制舱口盖振动特性的对比研究,论证了聚氨酯夹层板在船舶减重和结构减振方面的优势与前景。研究结果表明:SPS舱口盖设计方案,在实现整体减重12%的情况下,使谐响应振幅降低75%;在1σ区域内,使随机振动的位移、应力响应分别降低了63.4%和76.1%。研究结果可以为船舶结构轻量化设计、舒适性改善等提供参考。     

基于响应面法的SPS舱口盖结构多目标优化

本文以轻量化为前提,设计传统钢制板架舱口盖的钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)替代方案.对不符合结构刚度、强度要求的初步方案,采用基于BBD(Box-Behnken Design)设计的响应面法进行结构多目标优化设计,以结构变形和等效应力作为优化目标,结构尺寸及质量为约束条件,建立响应面模型,得到优化后的SPS舱口盖设计方案;并采用有限元仿真方法,对优化前后的方案进行了仿真计算,对优化目标进行了详细对比,验证了优化的有效性和必要性.对比结果表明:优化后的SPS舱口盖结构,在减重9.28％的情况下,变形减少了36.7％,应力降低了30.5％;说明采用响应面法对SPS舱口盖实现多目标优化可行,且优化效果明显.     

基于ANSYS大型矿砂船舱口盖的模态分析

基于ANSYSWorkbench建立大型矿砂船舱口盖三维模型,分析计算了舱口盖固有频率和固有振型,计算结果表明船体的激振频率在舱口盖固有频率范围内,因而在其结构设计时需要考虑共振问题。随着振动阶次升高,舱口盖的振动逐渐由整体振动转变为局部振动,刚度越小、振动越剧烈。模态振型分析可为舱口盖结构优化和破坏部位预测提供计算依据,更为船体设计减振措施提供理论指导。     

多用途船舱口盖的有限元分析及优化

文中针对多用途船的舱口盖上堆放集装箱的舱口盖进行有限元计算,得到舱口盖对应的应力分布和变形情况,提供一种舱口盖强度校核方法。同时研究不同板厚对舱口盖强度的影响,对舱口盖结构强度进行优化,使得舱口盖在较小的厚度下达到较高的强度,为以后舱口盖的设计提供依据。     

基于Box-Behnken响应面法的SPS烟囱结构设计优化

为实现舰船轻量化设计,且具备更优良的力学性能,采用钢聚氨酯夹层板(Steel-Polyurethane Sandwich plate,SPS)结构替代传统钢制加筋板,形成新型烟囱结构设计方案,并基于Box-Behnken响应面法开展SPS烟囱结构的优化。以烟囱结构位移和等效应力作为优化目标,结构尺寸和总重量为约束条件,建立优化模型,得到优化后的SPS烟囱结构设计方案,并采用有限元法,对优化前后的方案进行仿真计算;对优化目标进行分析对比,验证了优化结果的有效性和准确性。结果表明,优化后适用的SPS烟囱结构,在减重13.16%的情况下,位移减小19.50%,应力降低31.96%,说明采用响应面法对SPS烟囱实现多目标优化可行,且优化效果明显。     

大型船舶折叠式舱口盖结构优化

传统舱口盖结构设计方法下,盖板失稳临界载荷偏低,致使连接滑轮位置过密,影响舱口盖的固定性,因此对大型船舶折叠式舱口盖结构优化设计。该设计对舱口盖加筋,提升单块盖板承受载荷的能力;计算盖板受压屈曲,根据提升后的载荷值预设滚轮位置;计算载荷压力和摩擦力影响下,滚轮的承载力和轴向力,校正滚轮在折叠式舱口盖上的衔接节点。实验结果表明,与传统设计方法相比,此次提出的优化方法设计的舱口盖与导轨之间的契合度更高。由此可见,该设计满足当前大型船舶折叠式舱口盖的设计要求。     

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。     

基于质量优化目标的舱口盖结构设计及强度校核

舱口盖在实际工程应用时，会对强度与质量同时提出较为严苛的设计指标，这对舱口盖的结构设计工作带来了挑战。鉴此，该文以俄罗斯Ice Resistant Self-Propelled Drifting Platform工程为例，提出一种基于质量优化目标的舱口盖设计思路。首先，分析了所研究舱口盖的功能要求，采用部分量比例优化的手段进行方案设计；然后，通过ABAQUS进行有限元强度与挠度校核，进一步探讨了结构的应力集中问题并提出方案对结构进行优化；最后，通过弧长法进行初始缺陷的非线性屈曲强度校核。结构优化后的舱口盖质量减轻4.3%，整体刚性提高11%，屈服强度和屈曲强度均满足要求。实际应用结果表明：该设计思路可为同类型舱口盖设计提供借鉴参考。     

夹层板脱层对结构振动特性的影响分析

聚氨酯弹性体钢夹层板结构(SPS)因其优异的力学性能和可设计性,近年来在船舶制造等领域得到广泛应用。本文通过理论与数值仿真,研究了SPS夹层板结构自由振动以及脱层对振动特性的影响。首先,对SPS夹层结构,提出一种等效模型,采用简化一阶剪切变形理论,建立了夹层板横向自由振动控制方程,并结合边界条件给出了SPS夹层结构的振动频率表达式。通过与文献和数值仿真结果的对比分析,验证了本模型与方法的有效性与准确性。考虑结构易脱层的特点,研究了面/芯脱层对结构振动特性的影响,对比分析脱层范围、脱层位置以及脱层形状对结构低阶频率的影响,给出了各脱层参数与结构低阶振动频率的关系,为SPS结构的设计与应用提供指导。     

夹层板脱层对结构振动特性的影响分析

聚氨酯弹性体钢夹层板结构（SPS）因其优异的力学性能和可设计性，近年来在船舶制造等领域得到广泛应用。本文通过理论与数值仿真，研究了 SPS夹层板结构自由振动以及脱层对振动特性的影响。首先，对 SPS夹层结构，提出一种等效模型，采用简化一阶剪切变形理论，建立了夹层板横向自由振动控制方程，并结合边界条件给出了 SPS夹层结构的振动频率表达式。通过与文献和数值仿真结果的对比分析，验证了本模型与方法的有效性与准确性。考虑结构易脱层的特点，研究了面/芯脱层对结构振动特性的影响，对比分析脱层范围、脱层位置以及脱层形状对结构低阶频率的影响，给出了各脱层参数与结构低阶振动频率的关系，为 SPS结构的设计与应用提供指导。     

基于多岛遗传算法的舱口盖结构优化设计

为降低空船质量，提高经济性，针对某船舱口盖结构减重进行研究。采用拉丁方试验法建立样本空间，根据样本参数进行有限元模型求解。采用响应面模型法建立舱口盖结构设计近似模型，以规范中对应力和变形的要求作为设计约束条件，基于多岛遗传算法对某船舱口盖结构进行优化设计。结果表明，优化解收敛性好，可满足规范要求。     

基于均匀法的风雨载荷下折叠式舱口盖拓扑优化设计研究

本文以48500DWT散货船舱口盖为研究对象,提出改变传统折叠式舱口盖设计方法,引入拓扑优化的方法对舱口盖横梁腹板、纵桁腹板进行优化设计。通过ANSYS模拟仿真分析,找出最佳力传递路径的结构布置形式,根据优化结果提取节点信息,经过对拓扑优化后的模型进行二次优化,完善了拓扑优化的结果,使其材料布局形式更合理,研究结果表明,基于均匀法的拓扑优化方法运用于折叠式舱口盖的设计中,可改善舱口盖横梁腹板、纵桁腹板结构,保证其强度并且达到轻量化设计的目的,为舱口盖横梁腹板、纵桁腹板的结构设计提供参考依据。     

大型船舶折叠式舱口盖结构优化设计

利用船级社规范公式设计的折叠式舱口盖,经常存在结构强度不足,不满足实际需求的情况。针对上述问题,对大型船舶折叠式舱口盖结构进行优化设计。根据原始方案分析舱口盖受力与变形特点,找出其中的不足,针对不足构建一个有限元优化模型,并对边界条件进行分析,在风雨载荷和集中箱载荷2种工况下,具体优化折叠式舱口盖结构,使其满足强度要求。对比结果表明:优化后的大型船舶折叠式舱口盖结构强度较优化前增加了14 MPa,基本达到了设计需求。     

干湿转换舱自动启闭舱口盖的设计及试验

针对ROV干湿转换舱耐压壳体的结构形式及试验需求,设计了供ROV出入的自动启闭舱口盖;利用PTC Creo软件建立了三维参数化模型,通过ANSYS有限元分析对自动启闭舱口盖进行了结构强度和刚度校核、舱口盖密封性能研究。通过在压力筒内进行了试验验证,证明了该舱口盖结构合理,工作可靠。     

集装箱船舱口盖强度有限元分析方法

集装箱船的舱口盖是堆装集装箱的重要部件,其强度及可靠性关系到船舶航行安全。采用有限元分析软件MSC.PATRAN建立了舱口盖的有限元模型,基于有限元方法系统的分析了集装箱船舱口盖的结构强度,并分析了舱口盖限位器、压紧器等附件的作用及适用条件。本文可为集装箱船舱口盖的有限元分析提供指导及技术方法。     

基于简化Zig-zag模型的钢聚氨酯夹层板屈曲分析

本文提出一种简化的高阶Zig-zag理论,即面板采用一阶剪切变形理论,芯材采用Reddy高阶剪切变形理论,建立钢聚氨酯夹层板在面内压缩载荷作用下的屈曲分析模型。考虑夹层板作为船舶舱口盖的受力特性,利用Matlab和有限元软件Ansys分别求出在面内压缩载荷作用下的钢聚氨酯夹层板的屈曲临界载荷,理论解与仿真值吻合度较高并分析几何参数对结构稳定性的影响。研究结果表明,在考虑结构重量的前提下,增加芯材即聚氨酯的厚度能较好的提高结构的稳性。     

舱口盖强度计算方法

在某集装箱舱口盖结构强度的有限元计算中,对舱口盖周围水平限位器和支撑块处的约束以及顶部压紧器处的关联程度进行模拟,对其在垂向设计载荷情况下对舱口盖应力分布的影响进行分析,得到更符合实际情况的舱口盖结构强度计算方法。     

船舶加筋板轻量化设计研究

加筋板作为船舶中的基本结构单元,对其进行合理地轻量化设计研究并推广到全船可有效减少钢材消耗,降低制造成本。采用有限元软件,对加筋板的力学特性和振动特性进行分析,结合拓扑优化和尺寸优化方法,开展加筋板结构轻量化与振动的协同设计。根据优化结果重新设计梯形式的加强筋结构,并对比分析新型板材特性变化情况,验证优化结果的有效性,并讨论梯形加强筋底角大小对板材特性的影响。最终在保证其适用性的前提下,实现了加筋板减重19.2%。     

92.6m江海直达货船舱口盖结构强度分析

由于舱口盖在外部风浪载荷以及压载荷的情况下易引起舱口盖结构强度的破坏,影响船体整体性能,以92.6 m江海直达货船舱口盖作为研究对象,采用PATRAN/NASTRAN有限元软件,建立相应的有限元模型,考虑3种类型一样但数值不同的载荷:舱口盖上载荷按照第1、第2、第3块舱口盖依次压力为36.12、33.70、30.31 k N,根据规范的要求施加相应的边界条件,并根据规范许用应力的要求对计算结果进行了分析。计算结果表明本船的舱口盖结构强度满足规范的要求。     

考虑惯性载荷的多用途船舱口盖强度分析

根据RINA船级社规范中关于舱口盖强度的要求,对某54500DWT多用途船的货舱舱口盖进行了强度校核.使用大型通用有限元软件MSC/Patran建立舱口盖结构有限元模型,计算迎浪和横浪状态下的集装箱惯性载荷以及风雨载荷,得到在这些载荷作用下的舱口盖应力分布情况,并利用CCS_tools工具对屈曲强度进行校核.最后提出了结构改进方案,讨论惯性载荷对舱口盖强度的影响。