基于三维点云的加筋圆柱壳体圆度测量及初挠度计算

加筋圆柱壳体的圆度是保证其抗压强度的重要指标之一。针对传统圆度测量中基于等分点进行激光测量的方法存在效率低、空间有限条件下操作性差等问题,提出了一种基于三维点云数据的圆度测量及初挠度计算方法。该方法通过自动扫描以获取离散的空间点云数据,然后以点云数据为基础,采用肋位特征点定位、剖面投影以及圆拟合等处理方法,对特定肋位测点的初挠度进行计算。结果表明:该方法与等分测量法获得的初挠度计算结果相吻合,可有效提高圆度测量的效率。     

基于稳健最小二乘圆拟合的耐压壳体初挠度测量方法

针对耐压壳体初挠度计算过程中,由于人为误差造成测量值偏离,从而影响初挠度计算精度的问题,在利用标准偏差进行异常点自动判断的基础上,构建了基于最小二乘圆拟合的稳健初挠度计算方法。通过MATLAB将算法实现,代入工程实测数据,从初挠度计算的稳定性方面与最小二乘法进行对比,验证了算法的可行性和正确性。     

深海逃逸舱耐压球壳结构形状测量及拟合方法

对逃逸舱模型耐压球壳结构的径向初挠度和板厚分布进行测量,推导球面形状拟合算法并编制了Matlab拟合程序,基于激光跟踪仪测得的球壳外表面各点笛卡尔三维直角坐标数据拟合了球面半径、球心位置,计算各点的径向初挠度,并结合各点的测厚数据确定球壳的初始几何形状。利用Matlab绘制球壳初挠度和厚度的彩色分布云图,采用半球模压成型的球壳一般半球顶部区域壳板减薄较多,而赤道附近增厚明显,测点的径向初挠度数据大致服从正态分布规律。     

潜艇耐压结构径向初挠度计算方法试验

针对评定潜艇肋骨初挠度时寻找评定中心不准确的现状,本文利用全站仪进行测量获取母线划分点的二维坐标,并采用评定圆度误差的4种方法的拟合圆心作为初挠度的评定中心对其初挠度进行评定。试验结果表明,最小区域圆法评定精度最高,最小外接圆法和最大内接圆法的评定精度次之,最小二乘圆法评定精度最低。不同的工况可以选择适合的方法,可以提高潜艇耐压结构的建造效率与质量。     

具有初始挠度的环肋圆柱壳在静水外压作用下的应力分析

本文讨论了壳板初挠度对环肋圆柱壳在静水外压作用下应力分布的影响,用理论分析的方法预报了有初挠度壳体中的应力。通过对涡型初挠度的讨论,建立了初挠度范围因子的概念,提出了具有普遍意义的初挠度数学模型,并且用线性小挠度理论对具有非轴对称初挠度的弹性环肋圆柱壳进行了求解,并与SAP-5计算结果进行了比较。理论分析结果表明,初挠度范围对壳体应力也有较大的影响,外凸和内凹初挠度对壳体应力的影响是不同的。因此,应该综合讨论初挠度幅值、范围以及凸凹形式对环肋圆柱壳壳体应力的影响。     

潜艇肋骨初挠度计算研究

针对潜艇肋骨初挠度计算时遇到的一些问题,对规范规定的潜艇肋骨初挠度的计算进行分析研究,指出该计算方法必须满足的一些前提条件,提出更直接的初挠度换算方法。通过对算例的比较得到了两种计算方法的误差范围。针对某些对可拆板板缝区测点的初挠度换算的错误算法,提出对可拆板板缝区测点的初挠度计算的两种计算方法。     

船舶主尺度测量方法与精度控制

分析了船舶建造过程中使用经纬仪测量船体主尺度及挠度的方法和基本步骤,并给出了检验的要点和控制船体主尺度测量精度的几点研究结果。     

环肋圆柱壳结构的肋骨径向初挠度超差加强研究

针对环肋圆柱壳结构的肋骨径向初挠度超差加强方法,在理论分析的基础上,利用APDL参数化有限元方法模拟肋骨径向初挠度。通过系列计算和无量纲化对比分析,验证了《规范》中肋骨强度理论计算公式的准确性,并推导了肋骨超差加强面积计算公式。通过系列仿真计算校核舱段的失稳临界压力,计算结果表明,部分肋骨具有径向初挠度时按强度要求加强后,能满足舱段稳定性要求,不需从稳定性的角度考虑肋骨超差加强方案。     

初挠度对平面刚架系统可靠性的影响

本文对具有初挠度的平面刚架结构进行了系统可靠性分析。首先导出任意曲线单元的刚度矩阵,以anganathan方法求出主要失效机构,再分别按Ditlevsen界限法和简单界限法给出有初挠度平面刚架系统可靠度的上下限,并对两方法的计算结果作了分析比较。由算例可知,主要受力构件有初挠度时,对结构系统可靠度的影响应引起注意。     

受压薄板屈曲容限法

运用大挠度理论方程对具有初挠挠带纵向加劲肋的四边简支板进行求解，得到在弹性范围内不同初挠度所对应的承载能力。     

基于RBF的船体曲面变形方法及在船体型线优化中的应用

介绍了径向基函数插值（RBF）的基本原理及其在船体曲面变形中的应用。将基于径向基函数插值的船体曲面修改方法与CFD软件及优化算法结合,成功开发了船体型线优化平台。运用该平台对美国海军水面舰艇DTMB5415进行了艏部型线的优化设计,获得了给定约束条件下阻力性能最优的船体外形。结果表明,基于径向基函数插值的船体曲面变形方法是有效可行的,建立的船型优化平台具有一定的工程应用价值。     

艇体变形对轴系校中的影响

艇体变形是影响轴系校中质量的重要因素,以深水潜器为研究对象,通过建立潜器的三维有限元模型,提出利用弹簧约束调节潜器重力与浮力平衡的方法,分析潜器处于正浮状态时,在重力、浮力和静水压力作用下的艇体变形,得出潜器轴系各个轴承的位移数据,并分析轴承位移造成的轴承负荷变化。为艇体变形影响下的潜器轴系校中提供依据。分析结果表明：耐压艇体内的轴承位移要小于耐压艇体外,支撑轴承的艇体结构的差异会导致轴承位移大小的不同,从而导致各个轴承负荷变化也不一样,艇内液舱的不对称布置会导致位于该液舱上轴承产生较大的横向位移和横向轴承负荷。     

深海载人潜水器球形耐压壳上多裂纹的相互作用及其影响（英文）

This study investigates the interaction and influence of surface cracks on the spherical pressure hull of a deep-sea manned submersible.The finite element model of the spherical hull is established,and a semi-elliptical surface crack is inserted in the welding toe of the spherical hull as the main crack.Considering the combined effect of external uniform pressure and welding residual stress at the weld toe,the stress intensity factor(SIF) is obtained based on the M-integral method.Inserting disturbing cracks at different positions on the spherical hull surface,the interaction and influence between multi-cracks are revealed by numerical calculation.The results show that the existence of the disturbing crack has a great influence on the stress intensity factor of the main crack,and the influence is different with the different location of disturbing crack.The study of the interaction of multiple cracks under different interference factors and the influence of disturbing cracks on the main crack can provide some reference for future engineering applications.     

非线性兴波数值方法在高速三体船侧体布局方案比较中的应用

为使三体船侧体布局方案阻力性能比较更加可靠,对单体船非线性自由面边界条件的兴波阻力预报程序进行改进,成功开发了考虑升沉和纵倾影响的三体船非线性兴波阻力预报程序,对15种侧体布局方案的Wigley三体船兴波阻力进行计算,并将其与线性薄船理论计算结果、线性自由面条件的Dawson型方法计算结果、模型试验结果进行比较,表明非线性兴波阻力数值方法能够更好地反映三体船兴波阻力特性,用于三体船侧体布局优化设计时较其他2种数值方法更加可靠.     

深水耐压壳仿生设计与分析

文章研究了千米水深蛋壳仿生耐压壳的设计理论与分析方法,首先采用Upadhyaya方程、N-R方程,分别建立了鸡蛋壳、鹅蛋壳形状函数;其次,设计了6 km水深鸡蛋壳、鹅蛋壳仿生耐压壳,并基于解析法和数值法,对这两种结构进行强度和稳定性研究;最后,建立了球形、抛物线形、柱形、椭球形等4种典型耐压壳的数值模型,与仿生耐压壳作对比分析。结果表明:解析法和数值法所得的经向应力、纬向应力、临界屈曲应力吻合良好,鹅蛋壳仿生耐压壳的强度和稳定性优于鸡蛋壳仿生耐压壳,具有较好的耐压特性;球形耐压壳储备浮力能力最优,鹅蛋形、鸡蛋形、柱形、椭球形、抛物线形耐压壳的储备浮力能力分别是球的87%、82%、68%、67%、66%;从储备浮力、壳内空间利用率、流线型、乘员舒适性等方面综合比较可知,鹅蛋壳仿生耐压壳可为深水耐压壳设计提供有效参考。     

基于船体梁的船体弹性变形预报方法

将船体简化成一根两端完全自由、质量和刚度沿船长方向分布不均匀的变截面梁,采用迁移矩阵法算出船体梁的固有频率和振形;将三维势流理论和结构动力学方程相结合,求出船体振动的主坐标,再利用模态叠加原理得到计算点的幅频位移响应;利用谱分析方法计算不同工况时的船体变形,并根据雷利分布得到其统计值。以某船为例,利用该方法计算船体相对变形,并对结果进行分析,得到了船体变形随着航速大小和浪向角改变的规律。     

Study of collision characteristics of water-filled double-layer structure

Water-filled double-layer structures are typical hull structures. However, the effect of the carried water has often been neglected in previous collision studies. The carried water couples with the hull structure and participates in the energy absorption process, which reduces the collision damage done to the hull structure. This paper focuses on the effects of compressible carried water on the collision characteristics of a hull structure. Therefore, collision experiments with a simplified double-layer structure (water tank) were performed, and the corresponding collision process was simulated with the finite-element method. The two kinds of pressure (a shock wave and pressure disturbance) generated in the carried water when the water tank collides with a striker were investigated. By comparing the dynamic characteristics of empty and completely filled water tanks, it can be observed that the pressure of the carried water can reduce the displacement of the outer plate and change its deformation shape. Furthermore, the effects of pressure on the collision force and displacement of the inner plate were investigated. Finally, the collision characteristics of a typical water-filled side structure are presented as an example.     

船体表面矩形块优化敷设设计(英文)

Rectangular tiles can be laid on a ship’s hull for protection, but the sides of the tiles must be adjusted so adjacent tiles will conform to the curvature of the hull. A method for laying tiles along a reference line was proposed, and an allowable range of displacement for the four vertices of the tile was determined. Deformations of each tile on a specific reference line were then obtained. It was found that the least deformation was required when the tiles were laid parallel to a line with the least curvature. After calculating the mean curvature on the surface, the surface was divided into three layout areas. A set of discrete points following the least deformation of the principal curvatures was obtained. A NURBS interpolation curve was then plotted as the reference line for laying tiles. The optimum size of the tiles was obtained, given the allowable maximum deformation condition. This minimized the number of bolts and the amount of stuffing. A typical aft hull section was selected and divided into three layout areas based on the distribution of curvature. The optimum sizes of rectangular tiles were obtained for every layout area and they were then laid on the surface. In this way the layout of the rectangular tiles could be plotted.     

黄骅港煤码头三期工程廊道开挖阶段监测成果的分析与探讨

黄骅港煤码头三期工程廊道地下连续墙支护结构的施工难度大、工期要求紧。为保证本工程顺利实施,在施工过程中需对地下连续墙结构的变形、应力和土压力数据进行现场实地监测,并与在不同埋设位置获取的深层水平位移数据进行对比,提出更合理、准确地埋设深层位移监测装置的方法,可供类似工程参考。     

基于Weld-sta软件的船体结构焊接变形预测

预测船体复杂结构的焊接变形对制造工艺设计和精度控制具有重要的工程价值.基于固有应变理论,利用船体结构焊接变形预测专用软件Weld-sta对多用途船双层底结构焊接变形进行了预测,发现船长方向收缩最大变形量为13.2mm,船宽方向最大变形量14.5 mm.通过数值模拟结果与实验实测值的对比,可以得到软件计算的精度超过80%,验证了固有应变理论及软件用于焊接变形预测的可靠性,并在此基础上针对船体总段船台合拢的焊接变形进行了预测,发现焊接总收缩变形量为50.339 mm,与实际加工经验基本吻合.根据此结论可以针对各船体总段预留合理的焊接变形收缩量,验证了固有应变为基础的弹性板单元有限元预测法在船体总段合拢焊接中应用的可行性.