全船有限元结构分析的若干关键技术

阐述了全船有限元结构强度分析的直接计算流程和方法,以6 000 t甲板驳船为例,对其中的若干关键技术,如甲板货物的不同模拟方法(虚梁法、多点约束法和质量点法)及剖面荷载参考点的选取等进行了研究,提出了相关建议.在此基础上,实现全船的结构强度评估,以期对全船有限元结构分析中相关关键技术的应用提供一定的参考.

基于设计波法的FPSO全船有限元分析

为了准确评估FPSO的结构强度及变形水平,采用谱分析法对FPSO剖面波浪载荷进行长期预报并确定设计波参数,对FPSO进行全船有限元直接计算,并将波浪载荷预报值与规范值进行对比。结果表明:全船分析充分考虑了局部载荷对结构响应的影响,真实反映了FPSO整体的变形和应力水平,船体结构满足强度要求,波浪载荷预报值比规范值大60%。设计波法克服了传统经验公式估算载荷带来的结果偏差。

400000 DWT矿砂船直接波浪载荷与全船有限元强度分析

超大型矿砂船由于船体结构的特殊性和船体本身的超大型化,船体强度用常规规范中的梁理论方法或舱段有限元计算校核很难涵盖船体的所有构件。以400000 DWT超大型矿砂船为例,简单介绍了进行全船有限元分析过程中波浪载荷的选取、模型的建立以及加载、分析的全过程,对正确进行超大型矿砂船全船结构强度直接计算具有积极指导作用。

3000 m深水钻井船全船有限元分析

以某3000 m深水钻井船为研究对象,采用等效设计波方法,以三维势流理论为基础,进行水动力分析,计算不同主控载荷的传递函数,结合海浪谱得出响应谱,进行DLP极值的短期预报和长期预报,从而挑选出等效设计波,开展全船有限元分析,依据规范衡准校核了结构强度,给出船体梁变形。结果表明,目标钻井船的结构强度满足船级社规范要求。计算方法和结果通过了船级社的审核认可。

直接计算波浪载荷在全船有限元分析中的加载问题研究

为分析直接计算波浪载荷在全船有限元分析中的加载问题,对确保载荷施加正确的两个关键问题进行研究:对于外部水动压力施加,给出一种可以获得最优映射关系的基于面积比最小判定的水动压力映射方法;对于货物压力和惯性力施加,分析全船有限元分析与水动力分析的坐标转换关系,并给出坐标系转换后的加速度计算公式,并通过一艘20000TEU集装箱船的加载平衡检验验证相关方法的合理性。

大型汽车滚装船横向挠曲强度全船有限元分析

大型汽车滚装船(PCTC)自身结构的特殊性和横向挠曲强度的关键性,对其进行横向挠曲强度全船有限元分析十分必要。以8 000车大型汽车滚装船为研究对象,采用通用软件MSC/PATRAN建立有限元模型,按照ClassNK规范进行载荷的选取和施加,最终得到了横向挠曲强度全船有限元分析结果。对大型汽车滚装船挠曲强度的直接计算有一定的指导作用。

115000 DWT成品油/原油船的全船有限元振动模态分析

本文主要介绍了115 000 DWT油轮在全船有限元建模过程中的一些方法、要点,并对该有限元模型进行了振动模态分析,计算出了该船船体总振动的前6阶固有频率、振型及前三阶的储备频率,为避免船舶发生共振提供了有效的借鉴。

水上剧场游览船全船有限元计算分析

水上剧场游览船集舞台表演和水上观光于一身,契合了市场文娱消费的需求,近年来备受关注。《粤剧红船》为国内第一艘内河水上剧场游览船,为满足表演需求,该船上建采用大跨度钢架结构、主甲板采用大开口形式,有别于普通游览船的设计。为保证结构强度,本船采用全船有限元方法,对其总纵强度、扭转强度进行校核,并根据计算结果和变形特点对其结构形式进行优化。

大开口深拖母船全船强度有限元分析

在深拖母船舯部位置设置上下贯通的大开口结构会严重削弱船舶的总纵强度和弯扭强度,因此在对该开口区域进行详细设计之后,有必要采用全船结构有限元分析方法对船舶的结构强度和变形水平进行评估。采用设计波法得到波浪载荷,计算全船结构在各种工况下的应力和变形结果,总结出该船型的受力特点,并结合全船结构强度直接计算结果,对选取的典型节点进行疲劳强度评估,得到各典型节点的疲劳寿命,为目标船的结构优化提供参考。

大型集装箱滚装船全船结构有限元分析

以沪东中华设计建造的大型集装箱滚装船为研究对象,根据其船型特点进行全船结构有限元分析。提出了基于悬臂梁理论施加垂向力的方法,能够精准地达到船体梁目标弯矩分布,完成该船的总强度有限元校核,并对后续全船有限元强度分析需要重点考核的区域进行了预测。基于ABS船级社全船直接计算指南,采用ABS-DLA/SFA系列软件,用三维流体动力计算程序对波浪随机载荷进行长期预报,并在此基础上制定了主导设计波参数组,进而得到全船结构在各设计波上的应力分布,以对艏艉集装箱与舯部滚装货舱之间的两个关键过渡区域进行局部细化强度分析,通过各种特殊设计手段解决应力集中问题。论文采用的全船总强度校核和有限元分析方法可为其它超大型船舶的结构分析提供参考。

超规范散货船船体结构总纵强度有限元分析

对"超规范船舶"总纵强度的校核,规范上的经验公式及常规计算方法已不再适用。以某超规范散货船为例,采用全船有限元分析方法,利用SESAM软件建立水动力模型进行波浪预报并导出设计波,利用MSC.PATRAN建立全船结构有限元模型并施加设计波载荷、货物载荷等对船体结构总纵弯曲强度进行了计算评估。计算结果表明结构应力在许用范围内,且该方法能够准确地反映船体结构的变形和应力分布情况。设计者可以针对高应力区域进行局部加强,这对"超规范船舶"船体结构设计及优化具有重要指导意义。

某LNG滑道拖移强度有限元分析

为了保证某在建LNC运输船新制定的下水方案安全可行,采用全船有限元分析的方法对滑道拖移过程中的大开口船体结构及艏部支撑结构的强度进行分析,通过对计算结果的分析和对局部结构进行加强,使该方案更加完善,确保了方案实施时的安全可靠.

36000t多用途重吊船全船扭转强度分析

在消化吸收日本船级社《集装箱船计算指南》的基础上,对36 000 t多用途重吊船分别采用全船有限元计算方法和指南提出的简化公式计算方法,进行扭转强度的分析和评估,比较2种方法的不同,讨论大开口船舶设计的注意点。结果表明,全船有限元计算方法对船体扭转强度的直接计算可行且有效,同时对大开口型船舶的结构设计具有一定的参考价值。

薄膜型LNG船全船结构屈服和疲劳强度分析

以某薄膜型液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG)船的结构设计为例,开展全船屈服强度校核和基于精细网格的有限元疲劳强度分析。针对5种典型装载状态,基于美国船级社(American Bureau of Shipping,ABS)全船强度直接计算指南,采用ABS-DLA/SFA系列软件,用三维波浪载荷预报程序对波浪随机载荷进行长期预报。基于预报结果,针对每种装载状态计算15个设计波参数组,求解全船结构在各载荷组合工况下的应力分布,继而完成屈服强度校核。以甲板机械室与穹顶甲板相交处的关键节点区域的节点设计为例开展细网格局部强度分析,并通过各种改进设计解决应力集中问题。针对2种常用典型操作装载状态及营运于北大西洋海区疲劳寿命满足40a的要求,基于ABS全船疲劳强度直接计算指南计算2个典型细化位置热点应力传递函数,通过谱分析得到疲劳累积损伤和疲劳寿命,完成疲劳强度校核。采用的全船强度和疲劳分析方法和思路适用于其他超大型船舶的结构分析。

1750TEU集装箱船全船弯扭强度分析

本文以1 750TEU集装箱船为对象,采用全船有限元方法对其弯扭强度进行研究。使用SESAM软件建立全船有限元的结构模型、质量模型、水动力模型;应用三维辐射-绕射理论进行波浪载荷预报,根据规范要求确定设计波参数;在此基础上对全船结构在设计波载荷作用下的强度和变形进行计算,获得结构响应的特点。本分析计算对集装箱船的结构优化和强度分析具有一定的参考价值,并对其他船舶的弯扭强度全船有限元分析具有一定的借鉴意义。

桁架平台的连续与间断对船体总纵强度的影响

为掌握桁架平台的连续与间断对全船总纵强度的影响,采用MSC_Patran软件,通过全船有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方法,分别对桁架平台整体性连续布置和将桁架平台间断为多个独立桁架平台布置2种情况下船体的总纵强度进行计算,得出船体主要纵向连续构件的应力分布情况,以及该桁架平台对船体挠度的影响程度,并进行分析对比。结果发现,平台整体性连续布置相比间断布置对船体及桁架平台本身的总纵强度有更好的加强作用。

基于PATRAN环境的波浪载荷预报程序开发及应用

通过PCL和C语言开发了基于PATRAN的外挂程序SWATER。以某超大型集装箱船为目标船,通过SWATER与WADAM、MOSES两种软件波浪载荷预报结果的对比,验证了SWATER软件的可靠性。文章简单介绍了SWATER的界面及功能,并通过设计波法进行全船有限元分析和疲劳强度直接计算两个例子,简述了SWATER的应用。

汽车运输船的结构设计

介绍了汽车运输船的结构特点及设计计算中的关键部位,以及针对其特有问题——扭曲变形而采取的不同设计方法。还介绍了汽车运输船所需要的直接计算,其中包括舱段和全船有限元两部分。

基于设计波的载重3600t干货船结构强度直接计算分析

为准确评估超规范的载重3 600 t大通舱干货船的弯扭强度及变形水平,采取全船水动力分析及全船有限元直接计算的方法,对各工况下的主要载荷参数进行长期预报,推导出对应等效设计波各参数。根据等效设计波求出各工况全船所受的波浪诱导动载荷,施加到全船有限元模型上,进而对船体弯扭强度及变形水平进行评估。比较了单舱船及货舱中部设一道横舱壁的两舱船,得出单舱船屈曲强度不足的结论,并提出改善屈曲强度的方案。

基于48000载重吨教学实习船的动力学结构优化

本文以48 000载重吨教学实习船为研究对象,采用通用有限元软件MSC.Patran/Nastran进行全船频响分析。全船有限元计算条件要求极高,而一般情况下又存在各种资料的限制或实验数据的缺失,因而会使得计算精度较低。本文介绍利用基本的设计资料的条件下,从模态参与系数角度结合模态振型提出一种新的动力学结构优化思路,并进行计算分析以验证该方法的可行性与准确性,为全船有限元振动分析提供新的研究思路。