基于PCL的散货船直接强度评估系统开发

以MSC/Patran为平台,应用PCL语言开发交互式的散货船强度评估系统。该系统包括参数化建模、载荷计算、施加载荷和结果分析等功能模块,初步实现散货船强度评估的自动化。以实船算例的对比分析验证系统的实用性以及工程有效性,表明该系统可显著提高散货船强度分析的工作效率。     

自升式平台桩腿的局部开孔分析

某自升式平台为安装冲桩管线需要在桩腿上开孔,因开孔位置无法避开桩腿高应力区,故需对开孔部位进行局部强度和屈曲分析.本文应用MSC/NASTRAN和ABAQUS有限元分析软件,对单根桩腿建立了详细的有限元模型,除圆柱形桩腿的外壳以外,还包括了内部纵桁、水平撑杆、桩靴细部结构以及开孔周围的加强结构等.边界条件的选取主要是基于平台整体分析得到的结果,考虑到平台主体和桩腿之间的约束变形情况,进行了适当的简化模拟.载荷考虑了自重、静水压力以及作业和自存工况下的风、浪、流载荷.为校核桩腿在整个服役期内是否满足要求,本文所建模型扣除了3mm的腐蚀余量.分析结果表明:桩腿开孔周围结构虽处于较高的应力水平,但仍在许用应力范围之内,并且桩腿的屈曲强度满足要求.     

滑行艇在波浪中的增阻计算

本文利用辐射能量法和非线性运动理论,探讨了滑行艇在规则波中的增阻计算。并在此基础上,建立了两种计算滑行艇在不规则波中增阻的方法。对Fridsma给出的艇模,本文计算值与试验结果的比较表明,符合程度是满意的。     

复杂形状海洋浮体水动力系数计算

网格划分是水动力计算的关键环节,文中针对复杂形状海洋浮体提出了一种湿表面网格划分方法.对于有复杂首尾结构的浮体,用型线重构的方式在首尾生成曲面构成所需要的截面线,将通用建模工具和NURBS曲线拟合相结合,生成相贯结构的相交线;然后,用分片法生成浮体湿表面及内自由面网格,并独立表达各自的速度势以处理不规则频率现象,进而进行水动力系数计算.计算结果表明,上述处理方式很适合复杂形状海洋浮体水动力系数的计算.     

水面舰船规范中甲板纵骨稳定性校核的差异研究

甲板纵骨的稳定性问题是水面舰船结构设计中的一个重要问题。《舰船通用规范》和《水面舰艇结构设计计算方法》对纵骨带板折减系数取法的差异有时会导致工程中出现不同的结果。从理论上分析了《舰船通用规范》和《水面舰艇结构设计计算方法》对纵骨屈曲分析评估方法的差异,并用数值算例结果给予说明。研究结果为:《舰船通用规范》中的稳定性校核标准较《水面舰艇结构设计计算方法》严格,对于理解和修订国军标以及保证舰船结构安全有一定的理论意义和实用价值。     

破损舰船运动与波浪载荷预报方法

为了研究舰船舱室破损对船体运动与波浪载荷的影响,采用三维频域势流理论,计算了发生第二类舱室破损后舰船在斜浪规则波上的运动与垂向弯矩。以一典型破损情况为例,计算了船舶破损后的浮态及稳性,并与破损前进行了比较,结果显示,横摇运动及垂向弯矩明显增加,而其它5个自由度运动则有所减小。基于船舶静力学原理,分析了舰船破损对浮态及稳性的影响。最后,使用格林函数法研究了舱室进水导致的液舱晃荡,结果表明,液舱晃荡附加质量在某些频率附近有明显的共振效应,必须通过阻尼系数考虑流体粘性的影响,避免产生非物理结果。     

系泊缆索的非线性动力响应计算

系泊缆索会受到非线性流体动力的作用,还会出现大的位移。采用三维弹性梁理论模型,把缆索看作是等拉伸刚度、等弯曲刚度的细长结构,采用非线性有限元法求解缆索的运动方程。用牛顿迭代法计算系泊缆索的静力平衡状态。对于缆索的动力响应方程,采用隐式、显式混合的数值格式,最终将方程化为显式格式进行求解,提高了计算效率;使用高阶单元,只需要较少的单元就可以得到收敛解。计算结果表明,该计算方法能较准确地描述系泊缆索的非线性特征,且适用于缆索大变形条件下的动力响应分析。     

船体分段焊接变形仿真

船体分段在焊接过程中产生的焊接变形会使船体结构强度降低,然而精确预测和控制焊接变形是个难题.文章提供了准确预测焊接变形的固有应变等效载荷法.这种方法运用有限元法结合固有应变理论以及实验结果对焊接变形进行分析:引入简化的弹-塑性分析杆-弹簧模型,通过分析得到固有应变受焊接区域约束度及最高温度分布情况的影响;将固有应变转化为等效载荷,应用弹性有限元分析求得整个结构的焊接变形.计算结果与LEECH计算及实验结果吻合较好.     

艉锚装置人字架结构优化

在对某船的艉锚收放装置进行结构强度评估的过程中发现:艉锚收放装置的人字架结构在靠近艉部的后侧平板折角位置处应力集中问题十分严重,初始设计方案无法满足结构强度的设计要求。依据人字架结构的结构形式和特点,给出结构优化方案;考虑艉锚收放装置结构重量的设计要求,给出人字架结构合理的优化范围和结构尺寸。该人字架结构优化方案在保证满足结构强度设计要求的同时,能很好地保证满足结构增重不宜过大的设计要求。     

基于CFD技术的砰击载荷强度直接计算

研究基于CFD技术的船舶砰击载荷预报及强度的直接计算,以通过对船波相对运动的短期预报得到入水速度极值,由积分变换得到入水速度的时历曲线,以CFD软件实现船体典型剖面入水砰击载荷的计算,得到船体剖面压力的空间分布,结果表明,船体剖面的压力随着位置高度的增加呈减小趋势,最后通过对某集装箱船进行有限元强度评估,验证了本文砰击强度直接计算方法的合理性和实用性。