舱口悬臂梁结构模型试验与分析

本文通过将立体舱段舱口悬臂梁结构模型的六种形式在五种载荷作用下,对甲板结构各强力构件进行了应力测量。同时考虑到舱口范围内设置不同根数悬臂梁以及舱口端横梁中点处设与不设支柱的情况,对上下甲板悬臂梁及其加强肋骨、舱口甲板纵桁、舱口端横梁、悬臂纵桁及其加强桁材的受力情况进行了探讨,为船舶设计提供依据。     

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。     

基于UG二次开发的折叠式舱口盖参数化设计

文章以折叠式舱口盖为研究对象,结合UG／Open GRIP高效、便捷、交互性能强的编程特点和UG／Open API操作简单、控制用户界面方便的优势,依托UG／Open UIStyler制作灵活、多样的人性化界面和UG／OpenMenuScript生成用户菜单,在对折叠式舱口盖结构分析的基础上,引入UG二次开发技术对折叠式舱口盖进行参数化建模系统设计,达到改变折叠式舱口盖部件参数值输入就能迅速建立新模型的目的。经过对参数化建模系统程序调试,系统能够正确、简便、迅速完成折叠式舱口盖部件参数化建模功能。该系统减少了折叠式舱口盖设计周期,提高了设计效率,为折叠式舱口盖参数化建模设计提供参考依据。     

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。     

基于腐蚀影响的折叠式舱口盖结构优化设计

传统舰船折叠式舱口盖在腐蚀作用影响下易出现刚度不足的情况。对此,提出基于腐蚀影响的折叠式舱口盖结构优化方式。以二次解析算法为参数量核心算法,确定舱口盖优化变量计算方式;针对折叠式舱口盖结构,根据不同部位的受力特征,划分梁元和壳元2个受力分区,加入腐蚀余量等参数量,获取目标结构弹性系数;针对上述划分的梁元和壳元2个结构分区,建立目标函数并引入屈服强度约束和刚度约束函数计算公式,求取优化变量值,实现折叠式舱口盖结构优化。仿真实验显示,相比较传统舱口盖结构,新设计舱口盖优化结构的载荷强度承受极限更高,屈服强度应力点提高0.12,可以确定具有明显优化作用。     

桁材开孔腹板的线性屈曲强度分析

船体在总纵弯曲时甲板纵桁和船底纵桁承受较大的轴向压力,而在桁材腹板上开孔会影响其腹板的屈曲强度.针对这一问题,应用有限元屈曲特征值分析方法对受轴向压力开孔腹板的屈曲载荷进行计算.通过对计算结果的分析,对开孔尺寸和开孔位置对腹板屈曲强度影响的规律进行了归纳,并对腰圆孔和圆孔对腹板屈曲的影响程度做出了比较,对船体结构中腹板开孔尺寸及位置提出了一些建议.     

船体桁材开口后的强度与屈曲分析

对船体纵桁腹板上开口后的强度及稳定性进行有限元计算分析,探讨纵桁腹板上两种常见的开口形式及其开口大小对纵桁的影响,对两种不同的开口形式进行强度和屈曲性能的对比,为实际船体结构设计提供参考。     

邮轮高腹板梁开孔应力分析

针对邮轮的甲板纵桁和横梁的腹板布置大量开孔,开孔削弱腹板截面尺寸,并且次弯距的影响显著,引起开孔边缘出现应力集中的问题,结合船级社规范开孔规则要求,采用有限元法分析开孔尺寸、开孔位置和补强方式对孔周切向正应力的影响,结果表明,孔周切向正应力对于开孔高度变化的敏感度大于开孔长度变化;当开孔的垂向位置越偏向面板时,孔周切向...     

梁腹板开孔后的横向极限承载能力分析

针对船体结构中强横梁腹板因铺设管道电缆等而开孔的现象,采用非线性有限元计算方法,对梁腹板开孔后的极限承载能力进行研究。以一受横向均布载荷的甲板强横梁为例,分析腹板开孔梁破坏的模式及原因,得到腹板开孔位置、尺寸及形状对梁极限承载能力的影响。并基于有限元数值解算结果,提出腹板开腰圆孔梁的极限承载能力预报公式,其与数值计算结果吻合较好,可为腹板开孔梁的设计提供参考。     

19500dwt货船多块折叠式舱口盖动力学仿真分析

在对19500dwt货船多块折叠式舱口盖进行合理简化后,应用三维建模软件UG和多体动力学软件ADAMS对其进行了虚拟样机建模和动力学分析.为了获得样机的各种动态性能,重点考查了舱口盖开启过程中的油缸推力、铰链点受力以及举臂受力的变化情况,并对油缸工作时的推力进行了现场实测.分析结果可作为新型多块折叠式舱口盖的设计参考,根据需要,可以用所建的虚拟样机进行更加深入的分析.     

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。     

基于拓扑优化的油船货舱结构设计研究

  目的  船体结构拓扑优化的设计域通常是基于二维板壳单元,而设计域板厚的取值差异又会对体积分数约束值的设定以及稳定拓扑构型的获得带来影响,进而制约拓扑优化方法在船体结构设计领域的实用化,故需要开展相关研究予以解决。  方法  以VLCC油船货舱内的横向强框架为优化对象,提出一种设定复杂船体结构体积分数约束值的折衷方法及基于单元统计识别构型并确定最小稳定拓扑板厚的方法。  结果  通过理论分析及相关试算发现,使用该方法可以获得较为可靠的体积分数约束值和设计域最小稳定拓扑板厚。  结论  所提方法具备有效性和可行性,可为大型油船横向强框架的拓扑优化提供技术支撑,同时还可为其他复杂船体结构的拓扑优化提供参考。     

典型船舶悬臂基座阻抗特性研究

  目的  基座结构的阻抗值及不同加载点间的阻抗均匀性会影响水下结构物辐射噪声。  方法  以一典型水下结构物长基座结构为研究对象,将基座腹板单元密度作为设计变量,提出以提高基座阻抗均匀性为目标的拓扑优化数学模型,并根据优化结果提出有效的腹板开孔形式。在此基础上,以基座各板厚作为设计变量,同时将基座的阻抗值及阻抗均匀性作为目标,建立基于宽容排序法的多目标尺寸优化数学模型,获得基座面板、腹板和肘板板厚优化方案。  结果  拓扑结果表明,基座腹板上并不以相同的模式开孔,且腹板开孔中心与其几何中心不同。尺寸优化结果表明,改变基座面板、腹板以及肘板板厚的搭配,可使案例阻抗离散度最大值减小9.37%,同时基座重量降低33.31%,且加载点阻抗最小值基本不变。  结论  为了提高不同加载点间的阻抗均匀性,不宜在基座腹板上以相同的模式开孔;为了兼顾阻抗均匀性和阻抗值,基座各构件不同区域板厚可不相同。研究结果可为水下结构物基座优化设计提供参考。     

散货船舱口盖剩余强度

通过对散货船舱口盖极限强度的理论分析，采用了正交各向异性板及刚塑性模型进行了理论上的推导，并对7万t散货船的1号舱的舱口盖(两块对称滚动式)，进行了ILL66及IACS URS21(1998年版与上述ILL66的88议定书中载荷的量级相当)的外载荷的比较及线性和非线性的有限元分析。本文所采用的有限元的线性及弹塑性计算对实际的舱口盖进行评估的结果证明，IACS URS21(ILL66的88议定书)的标准比ILL66的标准有所提高。采用非线性有限元法是在初始设计阶段使用的可行方法。这些结果可供规范研制工作参考。     

超大型矿砂船舱口盖载荷的局部强度分析

介绍了一艘超大型矿砂船在施加舱口盖载荷工况下,对相关的横向强框结构局部强度进行解析法分析。通过有限元法对强框处屈服、屈曲强度进行分析评估和理论验证。对比了国际船级社协会(IACS)《船舶结构强度》统一要求第21条(URS21)规定的舱口盖载荷均布施加于舱口围和实际集中载荷的四种不同工况下的结果 ,依据结果进行了结构合理加强。其分析结果与加强方案对超大型矿砂船局部强度分析具有一定的参考价值。     

船舶肘板拓扑优化设计

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中.提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化.在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式.计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考.     

船舶结构优化设计技术研究进展

  目的  为有效降低内压下矩形耐压舱板架弯曲应力,  方法  分别提出内压下矩形耐压舱内部平台位置和支柱布局以及尺寸优化设计数学模型。以内部平台垂向位置作为设计变量,极小化横纵舱壁结构的最大弯曲应力,采用遗传算法求解,得到最优的内部平台布置位置,其优化结果接近垂向均布。支柱设计采用分级优化设计方法,先以等刚度支柱位置作为设计变量,极小化顶甲板结构的最大弯曲应力,分别得到不同支柱数量下的最优布局方案;然后依据应力约束条件选取支柱数量及布局,在此基础上进一步以支柱截面尺寸作为设计变量,以基础优化方案的重量作为约束,极小化顶甲板结构的最大弯曲应力,得到不等刚度支柱最优截面尺寸。  结果  其优化结果显示偏中心区域支柱截面积更大。最终优化设计方案较初始方案,横舱壁、纵舱壁和顶甲板弯曲应力分别降低了28.3%,25.7%和13.9%。  结论  本优化设计方法可为类似结构设计提供方法参考和设计借鉴。     

垂向限位器对舱口盖强度特性的影响分析

参照IACS UR S21的相关要求,在某散货船舱口盖结构强度的有限元分析中,对舱盖板之间垂向限位器进行了模拟,并讨论在垂向露天设计载荷作用下舱盖板之间铰链接缝处垂向限位器的关联程度对盖板变形和应力分布的影响。分析结果表明:垂向限位器能有效的限制舱盖板间的垂向相对变形;在建模中考虑舱盖板之间垂向限位器的关联作用,能准确反映舱口盖结构的变形和应力分布,使舱口盖结构的风雨密和强度设计更为合理。     

Collapse strength of hatch cover of bulk carrier subjected to lateral pressure load

A series of elastoplastic large deflection FEM analyses has been performed on hatch covers of bulk carriers subjected to lateral load. Two types of hatch covers are considered which are the folding type and the side-sliding type. For the folding-type cover, one size is considered which is for Handy size bulk carrier, whilst for the side-sliding-type cover, two sizes are considered which are for Panamax and Cape size bulk carriers. For each type, two hatch covers are selected which are designed in accordance with the old ICLL rule and new IACS rule, respectively. Calculated collapse strengths are compared with individual design loads, and a strength assessment is performed. On the basis of collapse behaviour observed in FEM analyses, a simple method is proposed to evaluate the collapse strength of a hatch cover subjected to lateral load. It is confirmed that the collapse strength is accurately predicted by the proposed method.     

关于钢筋混凝土结构主、次梁连接问题的探讨

钢筋混凝土结构物中次梁与主梁的连接方式分为铰结点和刚结点,在结构计算中简化为何种连接方式应视主、次梁的尺度和配筋情况等而定。以数值模型计算分析为基础,探讨在不同荷载作用下主、次梁节点的不同连接方式对主梁应力和变形的影响,以及主、次梁节点的协调扭转、协调扭转的零刚度等关键技术问题,可供同类型结构设计参考。