船舶坞墩下水的结构分析及优化

建立全船有限元模型,模拟船舶船坞下水过程,对下水过程中的船体结构变形、坞墩支反力及船体结构强度进行校核。结果表明,艉部局部区域应力和坞墩支反力超衡准,存在破损风险。对艉部局部区域进行结构加强,对坞墩布置方案进行优化,对结构硬点进行消除,实现优化应力分布和均衡坞墩受力,可确保船舶下水过程中的船体及支撑系统安全。     

集散两用货船艉部甲板局部强度有限元分析

集装箱船艉部舱段强度校核是船体结构强度校核中的重要组成部分,船舶发动机等重要装置都分布在艉舱段内。在航行过程中集装箱会垂向震荡,极端情况下会影响艉部结构强度能力并使其结构失效,进而对船舶造成毁灭性破坏。运用有限元软件Patran对78.2 m集散两用货船艉部舱段部分进行建模研究,考虑2种集装箱装载工况:装载重箱以及装载空箱,根据规范要求施加了相关边界条件,并根据规范许用应力要求对计算结果进行了分析,最终计算出来的结果表明本船艉部舱段结构有限元强度能够满足中国船级社的规范要求。     

船体外板板材规范设计

在超大型集装箱船船体结构详细设计中,改变以往主要参照母型船板材尺寸开展设计的做法,引入规范软件核算全船外板板材的规格。根据船体结构的线型特点统筹规划外板板材,重点分析常规船体外板板材的布置形式和艏艉波浪砰击作用下的船体外板板材布置形式,并对相关参数进行计算,以期在保证船体结构强度满足要求的同时提升板材的利用率。船体艉部砰击外板板材和艏部砰击外板板材计算结果表明,尽管计算结果会受到多种因素的影响,但最主要的因素是肋骨间距。该船体外板板材规格核算方法有效,后续可延伸到其他类型船舶中,供其船体板材规范计算参考。     

极地破冰船艉部吊舱区域船体结构设计

以中国船舶及海洋工程设计研究(MARIC)设计的某PC3冰级且具有双向破冰能力的极地科考船为例,基于IACS URI规范和中国船级社(CCS)《钢制海船入级规范》相关条文,就该类船型艉部吊舱区域船体结构设计需重点关注问题如冰载荷作用下构件局部强度、骨架布置形式和冰带构件节点等展开讨论,阐明该区域结构设计要点,进而采用有限元分析手段对目标船艉部吊舱推进器支撑结构进行校核验证,为后续类似极地破冰船的艉部结构优化设计提供参考.     

基于曲柄连杆传动的舱口盖启闭装置多体动力学仿真

舱口盖启闭装置是保证舰船安全的重要分系统,其运动控制技术是实现船体水密和装甲防护等功能的关键。本文基于多体运动学和动力学理论分析,建立曲柄连杆结构舱口盖启闭装置的动力学仿真分析模型,进而结合各种海况下的经验方程对舱口盖进行受力分析,计算得到了装置中曲柄连杆机构各个部件在开关盖过程中的支反力、转矩以及输出功率等参数,为曲柄连杆传动模式的舱口盖启闭装置结构优化及电机选型提供理论依据。     

30万t FPSO外加电流阴极保护系统设计

考虑到FPSO设计为30年不进坞,需要设计满足外板防腐要求的ICCP系统,按照规范计算经验布置艏艉两套ICCP系统,通过数值仿真软件建立三维模型后进行模拟分析,校核在作业期间ICCP系统输出的保护电流以及船体各区域保护电位值。按照数值模拟结果,对ICCP系统设计进行调整和优化,数值结果表明,简单按照规范计算得出保护电流后确定的ICCP系统,存在部分区域保护电流分布不均,出现过保护或欠保护的现象。基于规范计算结果,采用数值仿真软件进行ICCP系统设计模拟分析后,针对FPSO船体外形结构型式特点,通过艏、中、艉部区域配置不同型号辅助阳极,增大辅助阳极屏蔽层面积,能够让外板保护电流更加均匀分布,保持合理的保护电位。     

有频率约束的船体结构优化设计

为完成某集装箱船艉部结构设计,建立具有频率约束的船体结构优化设计模型,采用不同的优化方案对艉部结构进行优化,在工程造价基本保持不变的条件下,使优化后的结构不仅固有频率满足频率储备要求,而且其构件分布更为合理。     

船舶骑冰事故下船体梁结构强度特征分析

[目的]针对船体梁与冰层相互作用后的结构强度变化问题,提出骑冰工况下船体梁结构强度分析方法,揭示相应的结构强度特征。[方法]首先,建立船体梁结构强度分析模型,并根据各分段属性建立对应的船体梁载荷分析模型;然后,在载荷分析模型中求解得到骑冰工况的浮力分布并代入结构强度分析模型中,以考虑骑冰带来的浮力变化;最后,施加重力及冰层支反力,进行结构强度计算,并分析抬升位置和抬升高度对船体梁浮力、剪力、弯矩以及局部应力分布的影响。[结果]结果显示,当船首抬升高度变化时,船体梁存在浮力与剪力不随抬升高度变化的点,该点分别位于船体梁后半段以及船中;当抬升位置位于球鼻艏时,该部位的舷侧外板更接近于垂直,不利于抵抗冰层支反力,导致高应力面积相对较大,更危险。[结论]采用所提方法能够计算船体梁结构在船首大幅度抬升情况下的结构响应,计算效率高,可初步判断危险骑冰工况下船体梁的结构强度。     

某化学品船轴系校中分析

为解决某化学品船轴系设计完成后校中计算发现的艉轴承处轴转角超过规范要求的问题,在不改变轴系设计的前提下,通过分析研究和相关计算,决定采取对艉轴承进行斜镗孔的措施来减小艉轴承与轴的相对转角,使之满足轴系校中规范要求,分析几种艉轴承斜镗孔方案对轴系校中结果的影响。     

增材制造艉鳍末端结构材料性能试验及优化设计

随着船舶大型化发展,船体铸钢构件尺度越来越大,质量越来越大,在保证强度的同时实现结构轻量化设计,传统铸造工艺已无法满足要求。而金属增材制造技术所特有的可堆叠力学性能优良的部件及可实现复杂结构自由成型的特性,恰恰成为解决该问题的关键。选取船体艉鳍末端结构作为研究对象,采用增材制造打印缩尺比构件,依据规范要求开展结构化学元素组成分析、无损检测和材料力学性能等试验,研究结果验证了金属增材制造在船用艉鳍末端结构制造中的应用可行性。在此基础上,进一步开展了艉鳍末端结构优化,优化后的结构强度和模态均满足规范设计要求,构件质量减轻约8%。     

船舶气囊下水安全性的影响因素研究

船舶气囊下水可能造成船底和船艏板架受损,针对这一问题,采用船舶静水力学原理,编制了程序,进行了多种船台形式对下水过程中船体结构应力分析。该方法将船体视为刚体,主要考虑船体所受的重力、浮力和气囊的支反力,在船体下滑的一系列位置计算船舶姿态。同时计算船底板应力,判断船体的安全性。     

高速船尾部喷水推进局部振动分析

针对高速船尾部采用喷水推进装置的局部振动问题,建立了船体尾部包含喷水推进泵的有限元模型。考虑附连水质量的影响,将船体尾部离散成甲板,底板,喷水推进泵,尾板等局部结构,采用规范经验公式估算以及有限元分析的方法分别对各局部结构的板、板格、板架进行固有频率计算,将其结果与轴频和叶频激励频率进行储备频率校核,判断尾部采用喷水推进装置在振动问题上是否满足规范标准,并为下一步的船体设计提供参考。     

VLGC舱段结构强度有限元分析方法

针对超大型全冷式液化气船(VLGC)因结构布置复杂带来的结构强度评估问题,以某84 000 m~3 VLGC为例,讨论VLGC舱段有限元模型建模要求,基于不同概率水平下的规范设计载荷,提出采用有限元直接计算"两步法",在不同评估阶段分别分析VLGC主船体、独立液货舱的结构强度,根据舱段模型计算结果给出VLGC结构设计时需重点关注的关键区域及其支承结构支撑反力的分布特点。     

40000dwt散货船设计阶段船体振动分析控制

在40 000 dwt灵便型散货船设计建造过程中,为了控制船体出现的有害振动,对船体总体振动、上层建筑总体振动及船体艉部局部结构进行了振动预报分析.对船体总体振动和上层建筑总体振动进行分析,避免与主机和螺旋桨激励发生共振;对于船舶艉部结构,重点关注上层建筑各层甲板工作和生活等重要区域的振动情况,采用结构有限元法分析各层甲板的振动特性,设计时通过调整局部结构刚度并保证一定频率储备来避免共振,为船体结构减振设计提供依据.本文给出了设计阶段船舶总体、上层建筑总体及局部结构振动计算分析方法和过程,可对船舶设计者提供有益的参考.     

散货船锚机基座及支撑船体结构强度计算分析

建立某散货船绞车与锚机基座及支撑基座的船体局部结构有限元模型,依据规范对基座及船体结构进行直接计算并分析结果。计算结果表明,在甲板上浪、锚机基座承受45%锚链破断力及挚链器受80%破断力等3种工况下,基座及船体结构局部强度均满足规范要求,但基座肘板与甲板连接硬点处及基座腹板下方船体舱壁处应力较大,这些区域在设计时应注意。为此,采用多种方案对基座结构及船体甲板结构进行修改,分别得到各修改方案的基座和船体结构的应力及变形,提出此类基座设计的注意事项。     

大型高冰级破冰LNG船结构设计

针对LNG船在极地高冰级要求下的结构设计问题,基于PC规则和俄罗斯规范对某大型极地破冰LNG船完成满足PC3、PC4和Arc7高冰级要求的三套结构设计方案,探讨艏艉双向破冰要求的冰区加强区域划分方法,分析对比PC3、PC4和Arc7三种冰级冰区加强的要求和计算结果,通过有限元直接计算分析模拟冰载荷对船体结构造成的影响并与规范计算的结果进行比较。     

C型LNG液罐与船体的连接结构研究

针对中小型LNG运输船C型液罐与船体的连接结构,从结构形式、温度场分布、强度分析校核三方面进行了分析和研究。对液罐鞍座处船体结构的温度场分析采用了不同的方法进行计算和对比。对液罐限位装置强度问题应用有限元计算软件,进行了连接结构和船体支持结构的强度分析。研究表明:连接结构和船体支撑结构的设计很好地将其温度和构件厚度控制在规范允许范围之内,避免采用特殊钢材,满足实际工程需求。这些结论对C型液货舱的设计具有一定的指导意义。     

某起重铺管船航行中的托管架绑扎校核与结构分析

基于MOSES软件,建立某起重铺管船的船体模型及船体-托管架模型,计算船体-托管架在极限工况下的运动响应,得到船体-托管架的响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)值,将RAO值导入结构分析计算机系统(Structural Analysis Computer System, SACS)进行船舶航行中的托管架绑扎校核与结构分析。计算结果显示,在极限环境条件下,该船的稳性、总纵强度及艉部托管架结构均满足航行安全要求。计算方法可为同类船舶的航行安全提供参考。     

基于艏艉全参数建模及自航计算的线型优化

以一艘散货船为例,介绍基于艏艉全参数建模和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)自航计算的线型优化方法。对艏艉进行参数化建模与变换,通过CFD进行船体阻力计算和自航计算,最终优化得到满足总体性能和轮机布置要求且螺旋桨收到功率最小的船体参数化模型。     

基于JTP规范的巴拿马型油船舱段强度计算

大型油船的结构设计,需要将规范设计与直接计算结合起来,对主船体结构作强度校核以确定构件尺寸,对高应力区域做出必要的加强和改进措施,这就需要对船体中部结构进行三维有限元强度分析。以76000t巴拿马型油船为研究对象,依据《双壳油船结构共同规范》(JTP),采用MSC.Patran有限元软件建立该船中部三个舱段的有限元模型,计算JTP规范规定的船体舱段载荷,并选取JTP规范规定的一种计算工况B5进行结构强度评估。计算结果表明,在此工况下,船体强度满足JTP规范的要求,但一些局部结构还需要加强。