边岛式上层建筑结构设计与性能分析

本文采用规范计算与有限元分析相结合的方法,针对边岛式上层建筑的结构设计、强度校核、参与总纵弯曲的有效度和边岛式上层建筑对船体总振动的影响等方面进行研究,分析不同结构设计型式和计算方法的适用性,给出边岛式上层建筑结构在设计、力学性能分析等过程中的相关建议,为其他船舶的边岛式上层建筑提供设计参考。

大跨度双层甲板在轴压载荷下的稳定性研究

针对大跨度双层甲板缩尺模型设计并开展了单轴压缩试验,分析了缩尺模型的极限承载力以及结构的崩溃特性.计及初始缺陷的影响建立数值仿真模型,将试验结果与仿真结果进行对比,分析了双层甲板模型在轴压载荷作用下的稳定性及极限承载特性.结果表明:文中研究的双层甲板缩尺模型的失效模式主要是板格屈曲变形,仿真计算得到的模型应力分布情况与试验测量的结果也基本吻合.

大型邮轮甲板层数对上层建筑变形特性的影响

为了满足人们对宽敞居住空间、娱乐和休闲等的需求,邮轮往往设置多层丰满轻型上层建筑,复杂结构使得其参与船体总纵弯曲的程度及变形特性难以确定。以某大型邮轮为研究对象,将模型试验与数值计算相结合,研究上层建筑甲板层数对其变形特性的作用机理及影响程度,探讨上层建筑的变形特性。研究结果可为安全可靠的邮轮上层建筑结构设计以及形成自主设计技术提供可靠支撑。

基于RSM-NCGA算法的大型邮轮钢骨架复合材料夹芯板结构优化研究

采用一种钢骨架复合材料夹芯板结构来降低大型邮轮上层建筑重量.运用3D-Hashin失效准则以及损伤材料刚度矩阵退化方法预测结构的渐进损伤,基于ABAQUS二次开发将该结构参数化建模.采用DOE试验设计中的优化拉丁超立方设计采样,依据采样点建立四次多项式响应面代理模型.以结构质量和极限载荷为优化目标函数,基于NCGA遗传算法在响应面代理模型上开展钢骨架复合材料夹芯板结构多目标优化.结果表明:优化结果的质量比初始方案降低12.1%,极限承载能力提高17.4%;通过DOE试验设计与遗传算法混合优化策略可以应用于钢骨架复合材料夹芯板结构设计中的不同问题.

车辆甲板次要构件多轮印载荷等效与简化方法

[目的]滚装船车辆甲板承载的轮印载荷数量、作用范围以及与甲板构件的位置关系均不固定,对该类结构进行的分析通常较为繁琐,因此有必要对该类载荷的合理等效和简化进行研究。[方法]以车辆甲板次要构件为研究对象,基于多跨梁模型,分别以局部分布力和等效集中力模拟轮印载荷,对多种结构响应进行对比和分析;随后,将同时作用的多个轮印载荷均转化为集中力时的结构响应变化情况进行分析。[结果]结果表明,对于常见尺寸的车辆甲板,典型轮印载荷的上述等效简化偏安全,且不会引起结构响应的显著变化。[结论]从工程应用角度提出了一种多轮印载荷的合理等效方法,对简化车辆甲板结构设计和校核工作具有积极意义。

大型邮轮甲板舱室肘板屈曲行为及强度分析

在满足结构强度的基础上,以生活区舱室肘板节点结构为研究对象,采用非线性有限元数值仿真与极限承载力试验相结合的方法,分析4种肘板类型屈曲破坏形式以及肘板的应力分布情况。分析结果显示:节点结构非线性有限元数值仿真结果与试验结果一致,肘板结构形式导致屈曲破坏发生的位置和结构极限承载能力发生变化,选取最佳的舱室肘板形式有利于提高结构的稳定性。基于轻量化需求,对肘板极限强度的影响参数进行相应的数值模拟分析,所得结果可为大型邮轮结构提供实用的设计建议。

船舶滚装通道设备的结构设计衡准研究

船舶滚装通道结构分析问题较为复杂,中国船级社《钢质海船入级规范》在车辆甲板尺寸要求等方面目前仍有适用性问题,因此有必要进一步研究。该文以船舶滚装通道的板、梁结构和主要构件为研究对象,采用理论公式推导和数值拟合方法,建立了车辆甲板板厚、骨材构件尺寸描述性要求,同时形成了符合国际船级社协会统一要求、涵盖各类载荷的通道主要支撑构件直接计算要求,并进行实例计算验证。结果表明:优化后的描述性要求和直接计算要求具有良好的适用性,对于提高滚装通道结构设计的安全性与轻量化水平具有重要意义。

客滚船活动车辆甲板的设计

文章主要介绍了2500客/3800米车道线客滚船活动车辆甲板的功能组成、设计方法以及设计注意事项等,为客滚船活动车辆甲板及类似滚装设备系统的设计提供参考。

长甲板室弹性连接结构设计

针对长甲板室弹性连接结构设计问题进行分析,研究长甲板室弹性连接结构的使用场景和设计方案。采用舱段有限元数值仿真方法开展弹性连接方案下的甲板室总纵强度参与度计算,分析弹性连接节点的设置数量、设置范围和局部节点设计等参数对甲板室节点区域局部结构设计和总纵强度有效度的影响,提出甲板室弹性连接节点空间布置和局部结构优化方案,为需采用轻型甲板室设计的船舶提供参考。

船用栅格构型夹层板隔声特性研究

本文利用声学有限元法系统研究了米字型栅格构型夹芯板的隔声特性,将铝板隔声量的软件计算结果与理论进行对比从而验证仿真的正确性,进一步分析阻尼损耗因子、芯层厚度、芯层壁厚以及面板厚度对隔声性能的影响规律,研究结果表明改变面板厚度、夹层高度、夹层壁厚对隔声性能的优劣有重要影响,并通过控制质量和体积与普通矩形栅格夹芯板对比,得出米字型栅格比矩形栅格构型有着更优的隔声性能,该研究结果可为船舶噪声控制提供参考依据。

邮轮上层建筑分段吊装评估与参数敏感性分析

针对邮轮上建采用的钢板较薄,且舷侧大开孔密集,结构刚度较弱,在上建吊装过程中容易出现结构或者舾装件损伤的问题,总结邮轮上建分段吊装的评估流程,以一极地邮轮上建分段为例,开展吊装方案设计,并利用有限元对结构应力、分段整体位移与舷侧开孔局部位移进行计算评估,利用线性回归方法对吊装参数进行敏感性分析,结果表明,邮轮上建舷侧结构的局部相对位移评估十分有必要,相对于应力和整体位移,为主控因素,且垂向位移是局部位移评估的主控参量;结构应力与开孔局部位移对吊耳布置更敏感,整体位移对临时补强更敏感。

大型油化船上层建筑分段整体吊装方案分析及优化

针对某大型油化船上层建筑分段整体吊装存在的结构安全问题,采用有限元方法对该上层建筑分段进行整体建模和仿真计算,重点对吊排及其连接处的结构最大应力和最大位移进行分析。基于中国船级社规范对现行吊装方案下上层建筑在吊装过程中的应力和变形进行评估,在此基础上采用调整吊排角度的方法对该吊装方案进行优化。计算结果表明,采用优化后的吊装方案,吊排附近结构、整体结构的最大应力和最大位移满足规范的要求,该研究可供后续大型船舶上层建筑整体吊装方案设计参考。

大型邮轮中央大厅结构直接计算研究

[目的]中央大厅是邮轮上层建筑中一种重要空间功能性舱室,其结构具有板厚薄、跨度大、支撑少、载荷复杂等特点,为结构设计带来了较大的难度。亟需提出一种可靠便捷的中央大厅结构分析评估方法,用以指导结构设计工作。[方法]以中国船级社(CCS)《邮轮局部结构直接计算指南2021》为主要依据,结合中央大厅结构载荷特点,开展邮轮中央大厅结构直接计算研究。直接计算研究中,结构所受载荷被等效并简化为总纵弯矩载荷、垂向剪切载荷、以及局部甲板载重的叠加。[结果]结构直接计算结果与全船有限元仿真结果吻合较好,验证了将直接计算流程应用于邮轮中央大厅结构设计研究的可行性。[结论]研究结果可为大型邮轮中央大厅结构设计计算流程提供参考。

邮轮支柱连接节点极限状态研究与可靠性分析

为对支柱连接节点的极限状态与可靠性进行研究,建立大量支柱连接节点有限元模型,分析构件尺寸对该结构极限状态下失效模式和承载能力的影响,并通过对有限元模型计算结果进行非线性回归分析,获得考虑重要构件尺寸的结构极限承载力计算公式。在此基础上,利用上述公式建立支柱连接节点极限状态函数,形成该结构可靠性分析流程,最后通过算例对可靠性分析流程的适用性进行验证。研究结果可以对豪华邮轮支柱连接节点设计提供一定参考。

基于失效模式的船体典型加筋板极限承载能力预报

目的 探究失效模式对加筋板极限承载能力的影响,并提出加筋板极限承载能力预报方法。方法 利用非线性有限元法,对某典型船体加筋板模型进行分析。考虑加筋柔度与甲板柔度2种主要影响因素,分析加筋板的破坏机理,明确不同失效模式下甲板柔度与加筋柔度对加筋板极限承载能力的影响规律,并提出不同失效模式下加筋板极限承载能力的经验公式。结果 甲板柔度一定时,随着加筋柔度的增加,加筋板的破坏模式由板与加筋的局部屈曲,变为板格的局部屈曲,最后演变为加筋板的整体梁柱屈曲。板格宽度较低时,随着加筋高度的增加,加筋板的破坏模式会由梁柱屈曲变为板格屈曲;板格宽度较大时,不同加筋高度的加筋板破坏模式均为板格屈曲。不同失效模式下,加筋板的载荷位移曲线也呈现出不同的趋势。结论 加筋柔度与甲板柔度二者之间的数量关系会导致加筋板呈现出不同的失效模式,此时二者对加筋板极限承载能力的影响规律会有所不同。此外,在设计阶段,需保证加筋与甲板的刚度匹配,避免出现材料利用率过低的现象。

π型钢夹层板的隔声特性研究

基于有限元软件,对夹层板结构在平面波垂直入射条件下的隔声效果进行数值仿真,讨论夹层板在不同的面板厚度、夹芯厚度、夹芯高度、夹芯与面板夹角等结构参数下,固有频率和隔声的变化,结果表明在0~800 Hz范围内增加上下面板厚度和夹芯厚度对减振和隔声性能的提升有较好效果;夹芯高度和面板夹角在给定频率范围内较小时有利于振动和隔声效果。通过两端固支梁模型以及隔声量的理论与仿真对比,验证了本文数值方法的有效性。

大型邮轮舷侧连续开口结构弯剪强度简化计算研究

采用实船舱段模型分析船体结构强度过程较为复杂且耗时较长,建立简化模型是实现邮轮舷侧结构强度快速评估的有效手段,可为其初步设计提供重要支撑.文中基于劳氏船级社规范中的多甲板大型客船上层建筑舷侧开口结构强度校核评估计算方法,建立评估大型邮轮舷侧结构弯剪强度的简化计算模型,研究含开口舷侧结构在波浪弯矩作用下的承载特性和失效模式.结果表明:在静强度分析中,舷侧简化模型与全船半宽模型在波浪载荷作用下的应力分布和破坏位置基本一致;在极限强度分析中,简化模型可快速评估含开口舷侧结构的极限载荷及失效模式,文中所提出的舷侧结构简化模型为邮轮及客船结构设计提供了简便建模及分析方法.

复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析

[目的]针对复合材料上层建筑总纵强度问题,采用有限元分析法开展复合材料上层建筑总纵弯曲特性与设计要求分析。[方法]首先,分析不同长度、不同上层建筑材料等效弹性模量下简化船体模型纵向应变沿高度方向的分布规律,并利用二次函数对纵向应变分布进行非线性拟合;然后,基于拟合的结果提出复合材料上层建筑设计要求,并在结构形式与材料属性两方面对设计要求进行阐述;最后,根据弯矩有效度概念,在国军标的基础上提出不同长度、不同材料下上层建筑完全参与总纵弯曲的判定方法。[结果]分析结果表明,常见的树脂基纤维增强复合材料能够满足上层建筑结构的总纵强度要求;超过0.3倍船长的复合材料上层建筑结构应当计入剖面强度和刚度校核。[结论]所做研究可为未来我国复合材料上层建筑结构的水面舰船设计提供一定的参考价值。

工作甲板选取对双甲板远洋渔船设计的影响

从主尺度、舱壁设置,以及载重线3个方面解析《远洋渔船法定检验技术规则》中与工作甲板有关的规定,结合该规定对一艘37.5 m双甲板渔船计算分析工作甲板选取对双甲板渔船设计的影响,结果表明,工作甲板选取对双甲板渔船主尺度、水密舱壁和防撞舱壁的设置以及载重线3个方面影响较大;特别是设计吃水,决定了渔船不同的载货能力,工作甲板选下甲板时设计吃水小、载货量少。

基于子域赋值法的邮轮典型阳台气动噪声预报

风致气动噪声作为邮轮阳台区域的主要噪声源,极大地影响着乘坐舒适性。现有计算水平难以对邮轮全船的风致气动噪声进行预报,且因邮轮阳台区域前方遮蔽物较多,局部流场计算时的边界条件也很复杂。基于子域赋值法,对邮轮局部阳台区域进行气动噪声预报的可行性研究。以有棱柱遮挡的圆柱为研究对象,以全场流场预报得到的流场以及声场结果为基准,评估了在遮蔽复杂环境下采用子域赋值法进行局部流场以及气动噪声预报的准确性。采用该方法对邮轮正向20 m/s迎风时中部典型阳台区域的气动噪声进行预报,得到该阳台区域的气动声压分布情况。结果表明,在该阳台区域人站立高度处,噪声峰值约为63 dB(A),峰值频率为1250 Hz,因此需对相应的阳台房进行隔声处理。