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。

水下爆炸载荷作用下箱型梁冲击响应研究

水下爆炸冲击载荷通常包括冲击波载荷和气泡脉动载荷,冲击波和气泡载荷联合作用的结构整体损伤问题一直是舰船设计领域研究的热点。通常认为冲击波载荷对结构影响以局部损伤为主,而气泡脉动载荷对结构影响以整体损伤为主。水下爆炸载荷实际毁伤舰船的过程往往是两种载荷共同作用的结果,很难量化两种毁伤元素对舰船的毁伤贡献。为了研究两种载荷对舰船的毁伤效应,采用变截面箱型梁模拟水面舰船结构,对其在水下爆炸冲击载荷作用下的响应过程进行试验研究。实验工况设计既考虑了距离对冲击波作用影响,也考虑了最大化气泡能作用的条件。结果表明受近场爆炸载荷作用,近水面箱型梁结构形成塑性铰,导致爆炸载荷传递到梁结构的能量主要转化为塑性铰的变形能。结构的动态应变响应从箱型梁中部到端部逐渐减小,且残余塑性变形主要发生在结构中部附近,箱型梁上表面采用的具有连续性大开口模式导致甲板边板及上部塑性变形较船体底部大。本文研究成果可对开展舰船设计提供一定的借鉴意义。

船体梁拱垂变形对船舶的影响

针对航行船舶在不同装载工况下,船体梁会产生中拱、中垂变形的问题,以某船为例,通过经验公式计算和基于船舶静力学推导出的修正法对排水量进行修正对比,以坦谷波法对船舶总纵强度进行修正,结果表明,船体梁拱垂变形会导致船舶难以达到最大设计的排水量,“削低”了船体梁在静水、波浪中的弯矩的峰值。

Tool for Predicting the Ultimate Bending Moment of Ship and Ship-Shaped Hull Girders

The present paper presents a historical review associated with the research works on hull girder strength of ship and ship-shaped structures.Then,a new program is developed to determine the ultimate vertical bending moment of hull girder by applying direct method,stress distribution method,and progressive collapse analysis method.Six ships and ship-shaped structures used in the benchmark study of International Ship and Offshore Structures Congress(ISSC) in 2012 are adopted as examples.The calculation results by applying the developed program are analyzed and compared with the existing results.Finally,the roles of the developed program and its further development are discussed.

水下爆炸气泡载荷对舰船的总体毁伤研究

在水下非接触爆炸中,气泡载荷因其脉动频率经常接近于舰船的垂向固有频率而造成舰船总体毁伤。阐述水下爆炸气泡与弹塑性船体梁之间的流固耦合理论,建立了一个考虑气泡迁移,自由面效应和气泡阻力的气泡模型和船体梁的弹塑性模型。以实船为算例,计算了气泡载荷作用下船体梁的弹塑性变形,分析船体梁发生弹塑性损伤的机理和特征。

船体梁的极限纵强度

讨论了纯弯曲载荷下船体梁的极限纵强度．研究了船体梁断面的“硬角”、附连翼板宽度以及船体梁断面中性轴位置的变化对船体梁极限承载能力的影响．进行了纵向加筋箱形薄壁结构模型的纯弯曲试验．理论计算与试验结果比较表明，两者符合较好．

船体梁总纵极限强度的简化计算与参数分析

基于 Rahman算法 ,得到船体梁或箱型梁截面加筋板单元的应力应变关系曲线 ,根据渐进崩溃破坏法 ,求得船体梁的极限弯距 .编写了 FORTRA N90计算程序 ,并对 Nishihara模型进行数值分析 ,分别得到屈服应力和板厚对加筋板单元极限强度以及整个模型截面极限弯矩的影响曲线 ,然后对某大型散货船进行极限承载能力计算 .

基于拟合波浪载荷船体梁总纵极限强度可靠性分析

船舶波浪弯矩在规则波中的频响函数以半解析的形式给出,同时考虑了实船非直舷及底部砰击因素的非线性影响。提出了波浪弯矩的非线性经验拟合表达式以及波浪中的统计分布特性,它能快速准确地预报波浪载荷极值。最后提出了针对船体梁总纵极限强度进行可靠性分析的方法,并给出实船算例。研究结果表明,给出的方法既适用于概念设计阶段对船舶结构的安全性评估,也满足对实船波浪载荷的快速预报及结构强度可靠性分析的要求。

基于显式算法的船体梁极限强度非线性有限元分析

通常,在船体梁极限强度非线性有限元分析中一般采用隐式算法,但相比显式算法,其收敛性较差且计算效率不高。为此本文介绍显式算法与隐式算法的区别,并采用2种算法对Nishihara箱型梁的极限强度进行对比计算,两者结果吻合较好。基于显式算法,本文对Dow试验模型的极限强度进行非线性有限元分析,结果表明该算法具有良好的精度,可以用于船体梁极限强度分析,为船舶结构设计提供参考。

内河重载甲板驳船船体极限强度的试验与理论分析

以 8 0 0 t级内河重载甲板驳船体梁为对象 ,进行了总纵极限强度试验与理论分析 .介绍了模型设计的相似分析及极限强度试验 ,得出了相应的载荷 -应变和载荷 -挠度关系 ,确定了该甲板驳相似模型的极限强度的实验值 .应用逐步崩溃法进行了船体梁总纵极限强度的理论分析 ,并开发了相应的计算程序 .通过程序计算 ,得出了与试验值较为一致的结果 。

基于实船试验的主船体结构安全性评估方法

与模型的水池试验相比,风浪中实船的结构响应测试困难得多,尤其是高浪级很难遇到,中低浪级的实船试验结果如何用于船体结构的安全性评估,成为关注的焦点。文中基于多条船的中低浪级的实船试验结果,给出了比较强度和高浪级下船体应力的极值预报两种船体结构安全性的评估方法。研究结果表明所给出的评估方法为新建船舶主船体结构的安全性评估提供了比较有效的工程应用工具。

大型舰船总纵强度计算方法研究(英文)

由于现有国内水面舰船设计规范仅适用于船长160m 以下的舰船,为了更好地研究大型舰船的总纵强度,本文对一船长约200m 的目标舰按照《中国船级社钢质海船入级与建造规范》(CCS)与基于《舰船通用规范》(G JB)基础上的建议标准以及全船有限元直接计算这三种方法作了计算与比较,得出了一些有益的结论,对大型舰船的总纵强度研究与规范的制定提供了较好的参考。

舰船主船体结构设计载荷及目标安全指数

本文介绍了一种计算舰船主船体结构设计载荷的计算方法，该方法与《高速水面舰艇结构设计计算规则》相比更为合理。本文方法也可以用于计算服从泊松分布的，概率为3．33×10－8的船体波浪弯矩极值。本文方法可供舰船船体结构设计应用，亦可作为有关规则中主船体结构外载荷的修编依据。

考虑疲劳与腐蚀影响的船体梁时变可靠性分析

定量考虑船体构件疲劳裂纹扩展和环境腐蚀对船体梁承载能力的双重衰减因素的影响 ,对船体梁的时变可靠性进行了分析 ,列出了时变可靠性分析公式并编制了相应的计算程序 .以一艘大型油船的结构可靠性为例 ,表明疲劳裂纹和环境腐蚀在第二个特检年 ( 1 0 a)之后对船体梁承载能力有显著的影响 ,此时开展详细的船体结构检查对保证船舶营运的安全性具有重要的意义 .

船体梁的极限强度分析

沿用Cadewell直接计算极限强度的方法 ,基于有限元的计算思想 ,将结构离散化为由横向构件和垂向构件所组成的结构 ,然后利用船体梁在破损时的应力分布 ,精确计算了船体梁的极限强度 ,并对加筋板受压时可能出现的 5种屈曲形式作了分析 ,给出了考虑这 5种屈曲模式的加筋板极限屈曲强度的公式 ;以某大型散货船为例 ,对船体的极限强度进行了评估 ,结果表明该方法是简便、可靠、实用可行的。

基于NExT/ERA方法环境激励下的船体结构模型总体模态参数识别

运行模态识别是一种仅仅根据环境激励下的结构振动响应来提取结构模态参数的方法,此方法一般基于环境激励为白噪声的假设。文章讨论了NExT/ERA方法在船体结构总体模态识别中的可行性,并采用了自然激励技术与特征系统实现算法相结合的方法,识别了船体模型的总体模态参数。文中还讨论了NExT/ERA方法的基本理论及计算流程,并引入了奇异值分解图和稳定图相结合的方法更好地确定系统的阶次;最后,用NExT/ERA算法有效地识别了简支梁模型和船体模型的模态参数。

基于Python的复合材料船体梁极限强度分析

为在复合材料船体结构数值仿真分析中进行快速建模和分析,采用Python脚本语言和Abaqus前处理模块,开发出针对复合材料船体梁极限强度计算的通用模块.该模块考虑复合材料的各向异性、失效准则及铺层方式等因素.实例表明:所开发的程序界面友好、可操作性强,能有效提高复合材料船体梁极限分析的效率.

基于CSRB的含点蚀损伤船体梁极限强度研究

文中研究了腐蚀如何影响船体梁总纵极限强度.分析了一整艘完整新船(散货船)的中垂、中拱极限强度,与文献研究结果对比验证了方法的准确性;同时计算了基于散货船共同规范(CSRB)腐蚀余量选取的船体梁总纵极限强度,以及与CSRB中各构件腐蚀体积相同的均布点蚀船体梁总纵极限强度.比较得到相同腐蚀体积下,点蚀比均布腐蚀下船体梁极限强度小,更偏于危险.并分析了腐蚀对船体梁中垂、中拱极限强度的影响与船体梁横剖面最小面积,甲板、船底板最小剖面模数之间的关系.

“海豹6号”震源船悬尾结构强度分析

"海豹6号"震源船由于设备布置需要,在船尾处加设一个悬尾结构。应船级社要求,悬尾与主船体连接处结构要进行直接强度验证。本文对该悬尾带来的结构不连续处的强度进行了简化船体梁法和有限元直接计算法分析。通过这2种方法的研究分析,分别对悬尾结构的抗弯、抗剪及抗扭强度有了整体的认识和局部细节的把握,证明了结构不连续处的弯曲和剪切强度符合要求,并对甲板吊支架非对称负重时可能产生的大扭矩等提出了使用限制。

考虑脱层损伤模式的复合材料船体梁极限强度分析

基于复合材料三维Hashin破坏准则和相应刚度退化理论,使用基于强度理论的脱层损伤预测方法,分析了复合材料船体梁中垂和中拱状态下考虑脱层损伤模式的总纵极限强度.提出使用折减因子对不考虑脱层的复合材料船体梁极限强度进行折减,以获取考虑脱层损伤模式的复合材料船体梁总纵极限强度的计算方法.