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。

舷台悬臂结构挠度等效计算方法

针对船舶舷台复杂悬臂结构的挠度理论求解问题,提出一种较为安全的等效计算方法。首先利用船级社规范,将船舶舷台结构简化为悬臂梁模型,并提出变截面悬臂梁到等截面悬臂梁模型的等效方法。针对悬臂梁模型的剖面型式,开展等效计算方法的安全性研究。最后,分别采用有限元方法和等效计算方法,对某船舶舷台结构的端部挠度进行计算分析。研究表明,该等效计算方法能够安全、快速地对舷台端部挠度进行求解,可为船舶舷台结构的工程轻量化设计提供参考。

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%。

三体船型疲劳强度评估和分析

参照相关规范,对三体船结构的典型节点进行疲劳强度分析。通过波浪载荷计算和试验结果分析了三体船的载荷特征。通过粗网格下的全船有限元应力计算确定了疲劳热点部位。对这些部位采用精细网格进行了基于谱分析的热点应力计算,从而给出了热点部位的累积损伤。最后总结了三体船的疲劳特性。

尾滑道式小艇收放载荷与加强结构分析

某型海警船采用的滑道式收放小艇装置,可以使工作艇快速冲上母船或脱离母船,实现小艇安全快捷地收放。文中采用动力学方法,对小艇上滑道过程的载荷进行数值模拟计算,并进行了尾滑道加强结构的强度计算分析。模型计算与实船试验表明,该船的结构加强设计满足相关要求,为相似的滑道式收放系统结构设计提供一定的参考。

船体波浪弯矩预报中阻尼确定方法研究

在波浪载荷的非线性直接计算和实船缩比模型试验中,阻尼在船体波浪高频载荷成分随时间的变化中起着重要的作用。试验模型的阻尼系数与实船的差异,直接影响到模型试验能否准确反映实船的载荷特征。论文针对船体阻尼的影响进行分析,并进行不同阻尼下实船波浪弯矩载荷的直接计算和缩比模型试验的比较,探讨阻尼对船体波浪弯矩的影响,并推荐与目标船类似船型的阻尼系数的选取方法。

船体梁极限剪切强度计算方法

船体梁极限剪切强度是指船体梁发生剪切屈曲破坏所能承受的最大的剪力,它不同于一般的结构剪切屈服和板格理想弹性的剪切屈曲计算,很难获得精确的理论解。本文基于非线性有限元数值模拟和理论分析,研究板格、加筋板、船体梁的极限剪切强度特性和计算方法,提出船体梁极限剪切强度的计算公式,并进行了实船验证。结果表明,所提计算方法具有较高的精度。

无支撑大跨度甲板结构纵向稳定性试验与数值分析

为了合理预报无支撑大跨度甲板结构的纵向稳定性,进行了大尺度试验研究.在试验过程中,记录了甲板结构模型在轴压作用下不同位置的应力和变形分布.基于数值模拟,考虑初始挠度和实际材料属性等影响因素,研究加筋板的局部屈曲破坏模式和崩溃顺序,试验与数值模拟结果的比较表明:数值模拟可以合理地预测无支撑大跨度甲板结构在轴压作用下的极限强度.

基于垂向积分形式时域格林函数的多域高阶面元法及其在船舶波阻增加计算中的应用

基于三维时域势流理论,提出基于垂向积分形式的时域格林函数的多域高阶面元法,计算船舶在波浪中的运动响应和阻力增加。在外域采用时域自由面格林函数法,将控制面时域格林函数面元积分分解为垂向积分和水平积分,推导了垂向积分形式核函数新的表达式,对水平积分采用数值离散方法,提高了计算效率和收敛性。在内域采用满足非线性自由面条件的Rankine面元法。通过内外域耦合求解得到扰动速度势及流体动压力。由时域运动方程解得船体运动响应,并采用近场压力积分法求得二阶力。针对数学船型WigleyⅢ,计算不同航速下的运动相应及波阻增加,并与试验及其他方法对比,验证当前方法的准确性和可靠性。针对实际船型S175,计算其在规则波/不规则波中航行时的波阻增加,并与试验及其他方法对比,验证当前方法在精度、稳定性和效率方面的优势。