横构架式钢质海洋干货船舶舯冲面的计算设计法

本文根据苏联船舶检验局1958年所颁布的海洋钢船强度标准及计算方法,结合现行的海洋钢船建造及分级规范的分析,对典型的横骨架式干货船的船舯剖面的强力构件尺度的计算设计提出了方案,本方案规定船舯剖面强力构件的尺度用三次近似计算逐步深入地完成。第一次近似设计计算是针对舯剖面上只存在上甲板、内底板及船底外板的理想舯剖面计算图式来进行的,根据保证船体总强度的前提下,上述三个构件同时达到它们各自的强度条件,确定出它们的必须面积ω_1~0、ω_2~0及ω_0~0,同时还确定了中和轴位置。第二次近似设计计算是考虑到舯剖面上实际上还存在其他强力构件,从而必须对ω_1~0、ω_2~0及ω_0~0值进行修正,最终确定出上甲板、内底板及船底外板的必须净厚度δ_1、δ_2及δ_0。第三次近似设计计算是针对横骨架式船舶中,板是柔性构件必须有所减缩的特点,自构件净厚度δ_1、δ_2及δ_3值确定它们的毛厚度尺度t_1、t_2及t_0。文章中导出了各次近似设计计算所必须应用的公式,并为便于应用而绘制了必要的图线。最后并作出了数字计算的实例,以说明采用本文方集作设计时的步骤及设计结果与现行规范设计结果的差异程度。     

浮冰冲击作用下的乙烯运输船舷侧结构强度分析

对无限航区的21000m3乙烯运输船舷侧结构,分别采用纵骨架式和横骨架式冰区加强设计。根据FSICR规范要求,更新舷侧冰带区域内构件尺寸,并针对艏部冰带区域内船体结构,分别建立了原始的、纵骨架式的和横骨架式的冰带结构设计有限元模型。通过强度计算,认为艏部冰带区新结构满足规范设计载荷要求。在此基础上,单独建立艏货舱冰区舷侧外板板架有限元模型,研究两种新设计形式适用的外板在更大浮冰冲击载荷作用下塑性变形。计算结果表明:纵骨架式结构外板塑性变形明显低于横骨架式。     

浮冰冲击作用下的乙烯运输船体 舷侧结构强度分析

对无限航区的21000m3乙烯运输船舷侧结构,分别采用纵骨架式和横骨架式冰区加强设计。根据FSICR规范要求,更新舷侧冰带区域内构件尺寸,并针对艏部冰带区域内船体结构,分别建立了原始的、纵骨架式的和横骨架式的冰带结构设计有限元模型。通过强度计算,认为艏部冰带区新结构满足规范设计载荷要求。在此基础上,单独建立艏货舱冰区舷侧外板板架有限元模型,研究两种新设计形式适用的外板在更大浮冰冲击载荷作用下塑性变形。计算结果表明:纵骨架式结构外板塑性变形明显低于横骨架式。     

横骨架式结构装载钢卷的直接强度评估

目前的结构规范中对于装载钢卷的结构构件尺寸要求仅针对纵骨架式结构。但在实船设计时,仍有部分内底（如管弄）和底边舱区域会采用横骨架式甚至混合骨架式结构布置。文章基于协调共同结构规范关于纵骨架式结构装载钢卷时计算的理论背景,采用有限元法,探讨和建立一种可行的横骨架式结构装载钢卷的直接强度评估方法流程。经实船算例分析验证了方法的可行性和合理性,表明该方法具有实际工程价值。     

基于船级社规范的船体主要构件剖面设计方法

船级社规范对船体主要构件的最小剖面特性做出了要求,但却并未给出剖面尺寸的具体计算公式,这为实际应用带来了一定的困难。针对这一问题,基于CCS钢规对主要构件的剖面特性要求,结合型材剖面设计理论,建立剖面具体尺寸的确定方法。算例结果表明,通过该方法设计出的主要构件,其剖面特性仅比规范要求的最小值稍大,从而可避免材料浪费。     

新型抗空泡翼型剖面设计研究

基于Eppler翼型设计方法提出一种新的抗空泡翼型剖面设计方法。新的设计方法利用预先给定的最大厚度和设计升力系数进行翼型剖面设计,并将厚度及拱度的分布与攻角的设置相结合,将所需的厚度与拱度分布转换为合理的攻角分布作为输入,以便用Eppler方法进行翼型剖面设计,并通过对攻角分布进行修改来调整空泡斗的位置。计算表明,所提出的方法对控制翼型剖面的厚度和拱度分布有效,利用该法设计的翼型剖面具有较好的空泡性能。     

横骨架式甲板板在丧失稳定以后的工作性能

本文主要讨论了考虑横梁抗扭刚度对甲板板在丧失稳定性以后的工作性能的影响。文中应用布勃诺夫-迦辽金法求解了V.卡门(Karman)微分方程组。从而导得了考虑横梁抗扭刚度对板的减缩系数φ的近似计算公式,并对当前船用的横梁可能尺度和型式进行了数值计算,列成了表格和曲线。计算结果表明:对于横骨架式船舶甲板板失稳后的减缩系数在边长比大于2时采用索柯洛夫解是适宜的。但是在边长比小于2时,计及横梁的抗扭刚度对甲板板的稳定性及失稳后的工作性能起有利的影响。这种影响随型钢尺寸的增大而增加,随比值λ=a/b的增加而减小。此时索柯洛夫的解给出了过低的减缩系数值。计算结果还发现当λ大于2时,进行多次近似计算是必要的。而对于正方形板,一次近似计算是足够精确的。在这些论点的基础上,本文最后对正方形板计及横梁的弹性固定作用时在失稳后的减缩系数建议采用计算公式φ=0.53 0.47(1/n)。     

万吨级散货船的T型材剖面优化设计

本文应用优化思想,联系万吨级散货船的 T 型材剖面设计问题,从建立数学模型出发,推导了 T 型材剖面优化设计的求解公式,并结合35000吨级散货船和64000吨级散货船的 T 型材构件剖面设计实例,介绍了《规范》设计 T 剖面的计算步骤。     

大开口双壳船舯剖面合理结构型式分析

在相同外载和等船重情况下,对横骨架式双壳船的几种典型的剖面型式,根据各种剖面的弯曲应力、翘曲应力以及合成应力的比较,得出最佳剖面结构形式,并且讨论了双层底高度和抗扭箱高度的设置对船体各应力的影响.     

大开口双壳船舯剖面合理结构型式分析

在相同外载和等船重情况下,对横骨架式双壳船的几种典型的剖面型式,根据各种剖面的弯曲应力、翘曲应力以及合成应力的比较,得出最佳剖面结构形式,并且讨论了双层底高度和抗扭箱高度的设置对船体各应力的影响。     

基于PCL语言的船体剖面特性计算

船体剖面的中和轴与惯性矩等剖面特性值是船舶结构有限元分析过程中的常用参数。目前,大部分计算剖面特性的软件需要单独建立剖面模型,而不能直接基于已有的有限元模型进行计算。本文推导了倾斜板和骨材剖面自身惯性矩计算公式,并基于PCL语言编写直接从Patran模型数据库读取几何信息,计算船体剖面面积、中和轴高度和惯性矩的程序。程序考虑梁单元的偏心,能够智能识别纵向构件,自动侦测并剔除横向构件,对剖面特性变化大的部位也能够精确地计算出剖面特性值。     

基于动力刚度法与离散方案库的船舶板架结构动力优化设计

文章提出了一种基于动力刚度法和离散方案库的船舶板架结构动力优化设计方法。首先把船舶板架结构分解成由多个离散梁组成的组合结构,使用动力刚度法来分析计算带有机械隔振装置的船舶板架结构的固有频率和动力响应;应用等效静力算法计算结构在动载荷下的应力分布。与传统有限元方法相比较,文中分析方法具有计算精度好、运算速度快的优点。针对船舶板架结构的特点,结构动力优化设计选取纵桁和横向构件剖面惯性矩作为设计变量以减少设计变量的个数,并建立满足构件剖面尺寸搭配关系要求的构件尺寸方案库,在方案库中选择惯性矩大于设计变量取值且剖面面积最小的构件,直接得到结构参数离散值。最后通过船舶板架结构的动力优化实例验证了文中方法的有效性。     

基于纵弯曲强度可靠性分析的船舶中剖面优化

研究基于船舶纵弯曲强度可靠性分析的全概率方法,以通过波浪载荷直接计算软件和船舶剖面强度信息计算得到的纵弯曲强度失效概率为目标函数,以相关规范对剖面构件的尺寸要求和剖面面积上限作为约束条件,通过MATLAB建立优化模型。并结合MATLAB集成的遗传算法工具箱对船舶中剖面进行优化设计。算例结果表明在剖面面积减小了0.38%的情况下,纵弯曲强度失效概率由原来的7.22×10-5降低为1.32×10-5,表明此方法用于船舶中剖面结构优化是行之有效的。     

船体舯剖面结构最优化设计方法及其应用

在船体肿剖面结构设计中，构件的布置，剖面尺寸、板厚、构件数目等都是取整数或按标准选取规格型号，因此，在最优化设计中，设计变量大部分是整数或者规格型号离散型变量。本文在船体结构离散变量最优化设计方法的基础上，作了一些必要的改进与增删。用该离散型复全形法对船体舯剖机面结构的布置，构件尺寸、板厚的确定先进进行了优化设计，取得了很好效果，并编制制了计算机程序（ＹＨＺＰＭ），可在微机上运行。它对结构方案设计     

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。     

挠度法求残余预应力的试验研究

在役预应力构件的残余预应力是反映构件使用安全状况和承载力的参数,用各种规范的设计公式计算残余预应力都有误差。挠度法的现场检测可以求出在役构件的残余预应力,步骤是测量挠度,求出刚度,然后代入残余预应力与刚度的关系式即可计算出残余预应力。文中列出了测量挠度的方法和步骤,刚度的计算也有详细的过程,还给出了试验构件的残余预应力与刚度的关系式。     

基于规范计算的油船中剖面优化设计

为降低船舶造价,最大限度地实现船舶的轻量化设计,基于船体尺寸优化的思想,以油船中剖面结构为研究对象,采用法国船级社规范计算工具Mars2000对油船中剖面进行结构定义和载荷计算,通过优化分析软件ISIGHT集成设计变量、约束条件、目标函数,建立参数数据流;开发基于协调共同结构规范（Harmonized Common Structure Rules, HCSR)计算的船舶尺寸优化系统,获得油船中剖面结构设计方案。优化后中剖面面积比原始设计减少6.4%,实现油船的轻量化设计。     

单向压力作用下有初挠度矩形板的有效宽度和减缩有效宽度

本文应用von－karman大挠度薄板方程，对承受单向面内压力的有初挠度矩形板进行后屈曲特性分析（其中挠曲函数取为双博氏级数展开式的前三项）。用参数摄动法求解非线性代数方程组，得到最大压应力与平均压应力之间，平均压应力与平均应变之间的显式函数表达式。进而推导出有初挠度矩形板的有效宽度和减缩有效宽度公式，并着重分析了两者的不同。     

船舶首部结构优化设计

根据船舶使用周期不断缩短的严重现象出发，提出在结构优化设计中应把船体结构的骨架形式作为一个设计变量来加以研究，作者分析了船舶的首产锈蚀与船舶的结构形式，首部的形状（线型）、构件的强度等之间的关系；指出：船壳出现“瘦马形”之地段，都是锈蚀严重之地；内应力大（或高应力）的地方，其锈蚀就特别严重，产生集中应力的构件必然会锈块斑斑。本文通过滚装船首部的纵骨架式和横骨架式两种设计形式的比较，前者构件不仅轻了２８．４％，并能抵抗船首“瘦马形”的发生。     

64000吨级散货船舯剖面设计优化目标及经济分析

本文结合64000吨级散货船的船中剖面设计,论述了把纵、横构件的重量和趋向最小,以及把船体强力甲板区域采用高强度钢,顶边舱内甲板纵骨采用大扁钢作为优化目标的理论基础.对建立船中剖面优化设计的目标函数提出了进一步的方案,同时对上述优化目标进行了技术经济分析.