双体起重工作船总强度有限元分析

700 t双体起重工作船可将修理的船舶尾梢抬起,以便进行水下工程检修和保养。其船体结构采用双体和局部连接桥结构。两个片体在尾部采用连接桥连接而成,连接桥在航行环境中要承受较大的横向弯矩和扭转力矩的作用,其自身的强度对双体船的安全性来说至关重要。本文采用直接计算方法对700 t双体起重工作船进行了横向强度和扭转强度的全船有限元分析,整个模型包括了两个片体、连接桥及尾部上层建筑,对总横强度及扭转强度进行了校核,根据计算结果提出了对本船结构设计的几点建议。     

三体船连接桥结构型式研究

三体船的主船体和两个片体通过连接桥相连,连接桥作为三体船结构中的关键,其自身的强度对于三体船的安全性来说至关重要.所以,对连接桥的结构型式进行研究十分有必要.针对四种不同的连接桥结构型式,采用直接计算法进行总纵强度、横向强度和扭转强度的三舱段有限元计算.通过对计算结果的分析比较,得到了较理想的连接桥结构型式,并为新船型的研发和优化设计提供依据.     

三体船横向结构波浪设计载荷试验与规范比较研究

三体船连接桥结构波浪设计载荷的确定对结构设计中关注的横向强度问题来说是非常重要的.为了研究一艘三体船连接桥横向波浪载荷,进行了该三体船的水池模型试验,包含不同浪向下规则波与不规则波试验.试验对连接桥遭受的分离弯矩Msp、分离剪力Qsp和横向扭矩Mtt进行了测量,分析了其传递函数和统计的特性.根据对这些连接桥横向波浪载荷在试验值、推断值与规范计算值之间的比较分析表明:劳氏规范关于这些横向波浪载荷的计算值可能对应于规则波双幅波高6.0m;对于不同的横向波浪载荷来说,保证率为99%的设计载荷推断值对横向扭矩Mtt来说要大于规范计算值,而分离弯矩Msp和分离剪力Qsp的推断值对应的规范计算值则相当,这意味着没计人员在用劳氏规范进行校核时,横向扭矩Mtt的规范计算值是偏向于冒险的,应给予特别关注.     

三体船屈服强度的可靠性研究

[目的]三体船作为一种高技术新型船舶,需要特别关注其结构强度问题。传统的数值方法是以确定性的方法进行分析,然而作用在船体上的载荷、结构形式和材料性能等随机因素均具有不确定性,因此需采用可靠性的方法来计及这些随机因素对船体强度的影响。[方法]将三维势流理论与船体强度直接计算相结合,得到三体船某特殊结构单元von Mises应力的短期时历分布,进而得到应力的长期分布和序列统计的极值分布。综合单元极限强度和载荷要求,列出极限状态方程,得到可靠性指标。对典型结构的失效概率、安全系数进行计算,并对一些随机变量进行影响分析。[结果]研究表明:三体船连接桥处应力集中系数较大,安全系数为0.86,而由于甲板的中和轴较高,甲板安全系数为2.4,材料不确定性对可靠性指标的影响更大。[结论]提出的三体船屈服强度可靠性研究方法可为后续三体船优化提供良好的数据支撑。     

三体船在迎浪不规则波中的运动和载荷试验研究

  目的  减轻连接桥重量是降低三体船重量和重心的重要手段,而结构强度分析是判断减重方案是否可行的前提。  方法  首先,基于三体船的受力特点,提出一种新的分布式连接桥结构,以去除大部分不必要的面板。然后,采用有限元直接计算法分析新形式连接桥的结构强度,并与传统的整体式连接桥进行对比。  结果  计算结果表明,相比整体式连接桥结构,分布式连接桥在满足结构强度要求的前提下,使全船结构重量和重心分别降低了6.75%和5.54%。  结论  采用分布式连接桥可大幅减轻连接桥结构重量,降低三体船的重心和建造成本,为三体船结构设计提供了一种新的思路。     

片体位置及航速效应对三体船波浪载荷的影响

基于三维时域Rankine源法计算不同航速下三体船的总纵垂向弯矩、垂向剪力和总纵扭矩以及连接桥上的横向弯矩、垂向剪力和横向扭矩。基于北大西洋海况的长期预报结果,研究片体纵向位置以及航速效应对三体船波浪载荷沿船长、随浪向的分布规律以及对载荷大小的影响,得出基于波浪载荷的片体优化分析和航速建议,可以为三体船的载荷直接计算和结构强度分析提供参考。研究发现,片体位置对纵向扭矩以及连接桥弯扭载荷的分布和大小影响很大,片体位于距船尾约35%~40%L比较有利;船舶在中高航速(0.25≤Fn0.4)下的波浪载荷比较小。此外,改善片体重量分布有利于减小连接桥载荷。     

穿浪双体船横向强度与扭转强度的有限元计算

穿浪双体船的连接桥在横浪和斜浪中遭受比较大的横向弯矩和扭转力矩的作用,其自身的强度对穿浪双体船的安全性来说至关重要。本文在有限元理论的基础上,采用直接计算方法对一艘穿浪双体船进行了横向强度和扭转强度的整船有限元分析,对其总强度进行了校核,并初步分析了该船上层建筑对总横强度的影响。通过对计算结果的分析,掌握了该船的应力分布,为结构优化设计提供依据。     

小型三体风电维护船结构设计及强度分析

根据某小型海上高速三体风电维护船总布置要求,进行结构设计,并在不同工况组合下进行有限元计算分析。根据有限元计算结果分析其应力分布特点,特别是对连接桥高应力集中区域,制定2种不同结构调整方案,通过对2种方案强度分析比较,确定满足海上风电场使用要求的三体船结构方案。     

船体结构屈服强度可靠性分析

  目的  三体船作为一种高技术新型船舶,需要特别关注其结构强度问题。传统的数值方法是以确定性的方法进行分析,然而作用在船体上的载荷、结构形式和材料性能等随机因素均具有不确定性,因此需采用可靠性的方法来计及这些随机因素对船体强度的影响。  方法  将三维势流理论与船体强度直接计算相结合,得到三体船某特殊结构单元von Mises应力的短期时历分布,进而得到应力的长期分布和序列统计的极值分布。综合单元极限强度和载荷要求,列出极限状态方程,得到可靠性指标。对典型结构的失效概率、安全系数进行计算,并对一些随机变量进行影响分析。  结果  研究表明：三体船连接桥处应力集中系数较大,安全系数为0.86,而由于甲板的中和轴较高,甲板安全系数为2.4,材料不确定性对可靠性指标的影响更大。  结论  提出的三体船屈服强度可靠性研究方法可为后续三体船优化提供良好的数据支撑。     

29.6 m高速双体风电运维船有限元强度分析

以29.6 m高速双体运维船结构为研究对象,根据中国船级社(CCS)《海上高速船入级与建造规范》(2015),运用有限元分析法对主船体和连接桥结构的总横强度和扭转强度进行强度评估。建模时,采用局部嵌入细化网格的模式,即对应力较小区域处采用常规的板格,而对应力集中处采用细化网格,网格大小不超过50 mm×50 mm,并逐步过渡到常规网格。通过整船建模以及对局部嵌入细化网格的校核,优化了双体船的结构,为控制船体总重提供了依据。     

影响高速三体船连接桥砰击压力峰值因素研究

利用LS-DYNA仿真软件建立高速三体船连接桥结构二维有限元模型,计算其入水砰击问题。计算中考虑高速三体船的空气层、结构质量、连接桥宽度和主船体的舭升高角度因素对连接桥砰击压力峰值影响。通过分析,得出各个因素对高速三体船连接桥砰击压力峰值的影响规律。     

基于OpenFOAM的大型三体船连接桥入水砰击载荷数值模拟分析北大核心CSCD

[目的]旨在探究三体船连接桥落体砰击载荷分布规律。[方法]基于OpenFOAM开源软件以及连续性方程和N-S方程,建立三体船连接桥自由落体入水砰击数值模型,模拟三体船连接桥自由落体入水砰击过程中的速度、砰击压力以及自由液面动态变化,开展网格收敛性分析,验证数值计算方法的正确性,并将数值解与实验值进行对比。[结果]结果显示,所提模型能够有效预报三体船连接桥结构的落体砰击载荷,靠近外折角点的连接桥砰击压力系数最大,得到了连接桥下表面砰击压力峰值及砰击压力系数与速度的关系。[结论]研究给出的三体船连接桥入水砰击压力特性和范围可为三体船结构强度评估与结构设计提供数值基础。     

11.9m双体交通艇总强度有限元分析

双体船因其甲板面积大、稳性好等优点在近几年备受关注。双体船的两个片体由中间的连接桥连接而成,连接桥在航行环境中要遭受比较大的横向弯矩和扭转力矩的作用,其自身的强度对双体船的安全性来说至关重要。本文在有限元理论的基础上,采用直接计算方法对某双体船进行了横向强度和扭转强度的最上层主甲板以下全船结构有限元分析。对其总横强度及扭转强度进行了校核,并根据应力云图提出了双体船在设计时应注意的几点建议。     

水陆两栖三体风电运维船结构强度分析

为满足潮间带、近海和远海等不同海况下的风电运维工作,设计了水陆两栖三体风电运维船.针对三体船连接桥强度相对较弱、载荷较为复杂且在陆上工况时需支撑整个船体质量的特殊强度要求,设计板架式和箱型梁2种连接桥结构方案,确定船体结构强度理论、载荷和约束条件,对这2种结构方案在海上和陆上工况下进行有限元强度分析,结合运维工作要求将其改进为结构较强的方案,校核改进后的结构强度,最终得到结构强度满足要求且快速性和经济性更优的结构方案.     

穿浪双体船纵向扭矩计算方法研究

穿浪双体船是近十几年开发的新船型，它因具有航速高、适航性好、布置宽敞等优点而备受关注。也由于该船型片体窄而高、连接桥宽而矮的特点，使连接桥的横向强度、扭转强度成为结构设计的关键技术，但目前关于穿浪双体船在波浪中的外载荷研究尚不多见。根据力学平衡原理，在研究总纵弯矩的基础上，采用数学积分的理论方法推导出穿浪双体船波浪外载荷分布及连接桥扭矩的计算方法。通过船模实验与实船计算结果进行比较，证明该方法是可靠、可信的，对实船设计有一定的指导意义及实用价值。     

37m黄河双体渡船总强度有限元分析

双体船在风浪中航行时会遭受比较大的总横弯矩和扭转力矩的作用,为保证双体船的安全性,有必要对其相关的强度进行分析。依据中国船级社《钢质内河船舶建造规范》(2009),采用有限元分析的直接计算法,对某双体船的主船体及连接桥结构进行强度评估。计算结果表明,该船的结构满足规范要求,并通过相关分析对结构的优化提出建议。     

双体交通运维船有限元强度分析

以一艘专门用于海上风电日常巡查、维护、交通等工作的37 m双体交通运维船为研究对象,根据中国船级社(CCS)船舶建造规范,运用有限元分析法对主船体和连接桥结构的总横强度和扭转强度进行强度评估。通过分析整船的应力分布情况,对双体船结构优化提出建议,为船体轻量化和局部结构加强提供有益参考。     

穿浪双体船横弯矩计算方法研究

穿浪双体船是近十几年开发的新船型,它因具有航速高、适航性好、布置宽敞等优点而备受关注。也由于该船型片体窄而高,连接桥宽而矮的特点,使连接桥的横向强度、扭转强度成为结构设计的关键技术,但目前关于穿浪双体船在波浪中的横向载荷研究尚不多见。根据力学平衡原理,在研究总纵弯矩的基础上,采用数学积分的理论方法推导出穿浪双体船在波浪中的横向载荷分布及横向弯矩的计算方法。通过船模实验与实船计算结果进行比较,证明该方法是可靠、可信的,对实船设计有一定的指导意义及实用价值。     

某三体客船船体结构强度的有限元计算

某浮船坞改造为三体客船后,其长宽比较小,不能按照船舶规范通则要求进行结构校核,需对该船船体结构进行直接计算,作为审图文件报送CCS审核。本文通过有限元整船建模计算该110客位三体客船船体结构强度,校核其总纵强度及扭转强度。     

三体船分段模型波浪载荷试验研究

三体船的主体与连接桥结构的波浪载荷特性是船舶结构设计者非常关注的问题,目前对于这些载荷特性进行较为全面的模型试验研究在国内很少。该文在拖曳水池和方形水池开展了某三体船的分段模型试验,详细介绍了分段模型的设计原则,对于纵向载荷和横向载荷的测量采用不同的分段布置形式。通过对试验数据的分析及与理论计算的对比,对三体船横摇运动非线性修正方法加以改进,同时研究了该三体船的船舯横剖面和连接桥纵剖面的波浪载荷特征,得出了一些结论,为船舶结构设计提供了确定设计载荷的依据。