焊接变形和应力对甲板板架极限强度的影响

船舶建造过程中,焊接引起的结构变形和应力对船舶结构性能产生影响。以典型船舶甲板板架为例,研究焊接初始缺陷对甲板板架极限强度的影响。采用数值仿真方法模拟甲板板架的焊接过程,获得结构焊接变形和残余应力,对含初始缺陷的板架结构施加轴向压缩载荷,计算板架结构的极限强度,并与理想结构进行比较研究。结果表明,轴向压缩载荷下,甲板板变形过大是引起板架整体失稳的主要因素;焊接变形及残余应力显著地削弱甲板板架极限承载能力,焊接初始缺陷降低甲板板架整体刚度,影响结构失效模式。

基于改进粒子群算法的大开口甲板板架轻量化设计

船舶甲板板架是船体结构的主要组成部分,如何减轻其结构重量是船体结构设计中最为关注的问题之一。本文根据典型甲板结构特点并结合工程经验提出带支柱大开口甲板板架结构轻量化设计数学模型,针对粒子群算法在寻优过程中存在的容易陷入局部极小、收敛速度慢等缺点,结合粒子在实际寻找食物的过程中,大部分可以飞到其预期的最佳位置,而少数粒子由于受不确定因素影响,发生飞行偏离,提出一种改进粒子群算法。基于改进的粒子群优化算法和ANSYS参数化建模技术完成了典型甲板板架结构在强度约束条件和稳定性约束条件下的轻量化设计,获得了最优设计方案。

用ANSYS进行甲板板架稳定性计算

研究了用ANSYS软件进行线弹性甲板板架稳定性计算的实用方法。介绍了采用ANSYS进行结构稳定性计算的理论及结构失稳计算的一般步骤,用支柱稳定性计算和板稳定性算例验证了ANSYS线弹性结构失稳计算的正确性,以此为基础研究了用ANSYS对甲板板架失稳的计算方法。通过对未简化和简化的两种甲板板架有限元模型的计算,表明采用简化的板架有限元模型可方便获得甲板板架结构的整体欧拉应力值。

高速客船无支柱甲板板架结构分析

本文提出立体刚架结构，并将其应用于若干艘高速客船上层建筑结构计算设计，在满足强度要求的前提下，有效地控制了结构重量。

高速客船无支柱甲板板架结构分析

本文提出立体刚架结构，并将其应用于若干艘高速客船上层建筑结构计算设计，在满足强度要求的前提下，有效地控制了结构重量．

船舶舱室油池火灾下甲板板架剩余极限强度分析

基于大涡模拟算法,使用FDS火灾动力学仿真软件模拟舱室火灾,将环境温度映射至结构有限元模型。考虑结构的初始缺陷和材料的高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法计算甲板板架在火灾发展过程中的动态热力响应。基于显式动态算法研究板架轴向压缩时的高温剩余极限强度,并分析结构失效模式。计算结果表明,高温环境下的板架受到轴向压缩载荷时,由于横梁间加筋板发生崩溃而达到极限状态,且油池中心位于横梁间时更偏于危险;火灾发生前期,板架高温剩余极限强度衰减较快,后期趋缓。这项研究可为实际火灾场景下的船舶结构抗火设计与安全评估提供参考。

舱室火灾作用下甲板板架热力响应及防护性能

文章使用基于大涡模拟算法的火灾动力学仿真手段模拟实际舱室油池火灾的场景,考虑环境与结构的对流辐射换热,以及板架初始缺陷和材料高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法,对比侧向载荷作用下有涂料防护板架和无防护板架的热力响应,并计算分析防火涂料不同涂设位置对板架热力响应以及结构变形的影响。结果表明,甲板板架结构温度和热应力不会因防火涂料的保护而改变其分布规律,但数值会明显降低;火灾下甲板板架结构应力主要受温度影响,其次是侧向载荷;火焰上方板架无涂料保护的纵骨会在火灾持续时间内失效,而防火涂料保护下的结构基本处于弹性状态;防火涂料涂设位置的不同对板架结构变形影响较大,其中纵向和横向构件的保护对抵抗板架变形起重要作用;涂料仅保护甲板板时,纵向和横向构件温度及应力将大于无涂料板架;防火涂料可有效延迟结构屈服和形变,为火灾救援提供时间。研究工作可为实际火灾场景下的船舶结构抗火设计与安全评估提供参考。

33m汽车渡船运载大型容器时甲板板架的强度计算

33m汽车渡船运载大型容器时甲板上的载荷情况复杂,如果能简化为合理的力学模型,并根据力学叠加原理,直接应用结构力学中的一些基本公式来进行计算,这比采用三弯矩和五弯矩方程要简便明了,并能得到满足工程要求的效果。

大跨度无支撑甲板纵向稳定性分析和优化设计

讨论了作为强力甲板的大跨度甲板板架的纵向受压稳定性计算方法,指出传统的线性计算方法偏于保守。提出了大跨度甲板板架的稳定性分析和优化设计思路,并以某大跨度简单板架为例采用非线性方法进行了纵骨与强横梁的组合优化分析。实例证明了在保证甲板稳定性的前提下,适当提高纵骨刚度可以较大程度的降低横梁必要刚度,从而减轻结构重量,提高材料利用率。

船舶甲板结构稳定性试验及改进设计

为研究具有大开口甲板板架结构的稳定性问题,本文设计了含大开口结构的甲板板架模型,开展了其轴向受压稳定性实验,并采用非线性有限元软件Abaqus对该模型的屈曲破坏过程进行数值仿真计算,试验结果与数值仿真结果吻合较好。在此基础上,根据甲板结构屈曲失效的诱因,设计5种改进设计方案,并使用经试验验证的有限元仿真计算方法对各种改进方案进行分析,选出最佳方案。本文工作为船舶甲板结构稳定性设计提供了一定的参考依据。

舷侧不连续双层板架结构稳定性试验及改进设计

本文设计了舷侧不连续的双层板架结构模型,开展了该结构轴向受压稳定性试验,并采用非线性有限元软件Abaqus对其屈曲失效过程进行了数值仿真计算,分析了结构屈曲失效的诱因及过程。在此基础上,为提高该结构轴向受压稳定性,本文设计了4组改进设计方案,并使用经试验验证的有限元建模计算方法对这4种方案进行分析,选出最佳方案。本文的改进设计方法为此类结构的稳定性设计提供了参考依据。

典型位置处轮印载荷作用下甲板结构弹塑性响应研究

针对四种典型工况,开展了轮印载荷作用下甲板板架结构动力响应数值仿真研究,讨论了不同工况下相同轮印载荷大小下甲板板架结构弹塑性响应,对比了每种工况下甲板板架结构的应力、应变以及塑性变形情况.结果表明:轮印关于纵向骨材对称纵向布置时,轮印载荷作用下甲板结构塑性变形值最大,此种工况最为危险.此外,针对轮印对称纵向布置工况的最危险情形,运用弹塑性设计方法,基于许可永久变形设计准则,得到了特定轮印尺寸和板架尺寸下甲板板厚设计曲线,并且给出了实际板厚设计案例.

船体板架固有频率计算模型的简化

为提高计算效率与精度,采用有限元计算方法对船体板架固有频率的计算模型进行简化,讨论某实船甲板板架计算模型的范围、边界条件的选择,基于板架的模态分析,探讨各简化模型对甲板板架固有频率计算精度的影响。结果表明,采用单舱段局部有限元模型或单舱段模型计算甲板板架的固有频率,计算结果的误差较小。

矩形耐压舱预应力支柱优化设计

[目的]为有效降低矩形耐压舱顶甲板的弯曲应力,[方法]提出在耐压舱内部设置预应力支柱。首先,给出支柱布局及尺寸已定的情况,以支柱预应力为设计变量,顶甲板板架弯曲应力为目标函数,建立考虑支柱应力约束的支柱预应力最优配置数学模型;然后,进一步将支柱位置作为设计变量,进行支柱布局及其预应力配置优化设计;最后,在预应力优化结果的基础上提出一种降低支柱结构重量的设计思路。[结果]优化结果表明,合理配置支柱的预应力,在支柱重量不增加的前提下顶甲板板架弯曲应力值降低了21.6%;进一步优化后,最终的支柱优化设计方案使顶甲板板架弯曲应力进一步降低了16.0%。[结论]研究结果可为类似结构设计提供方法参考和设计借鉴。

国内船舶结构稳定性研究进展

综述了国内船舶结构稳定性研究现状.根据结构形式的不同,分别介绍了板格和加筋板以及板架稳定性研究成果;根据中垂时甲板板架所受压应力最大,介绍了甲板板架的稳定性研究成果;根据结构形式的特殊性,介绍了双层板架和大开口板架的稳定性研究成果;并对稳定性的可靠性分析和方法论方面的研究成果做了简单介绍.指出对大跨度、大开口、双层板架的稳定性问题需要进一步开展研究.

舰船舱室火灾下结构热力响应及极限强度研究

舰船在维修、巡逻和战斗时,由于人员操作失误或遭受攻击易发生舱室火灾,从而可能造成极为严重的后果。本文选取典型舰船舱室结构,以油池模拟可燃物,采用火灾动力学模拟器(fire dynamics simulator, FDS)仿真软件,模拟不同火灾面积及通风条件下的舱室火灾场景,分析不同火灾场景下的舱室火灾发展规律。将环境温度映射至甲板板架结构有限元模型,考虑结构的初始缺陷和材料的高温热力学特性,采用顺序热力耦合算法,计算对比不同火灾工况下板架结构的热力响应与剩余强度。总结了氧气控制型、燃料控制型和过渡型等3种火灾类型下结构响应特点,发现大型火灾在前期对结构威胁较大,过渡型火灾在中后期威胁更大。本文研究工作可为实际火灾场景下的舰船等结构抗火设计与安全评估提供参考。