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。

带倾角长艉轴的新型安装方法

若船舶艉轴长度过大,则无法直接从艉轴支架与艉轴管之间的空间将艉轴送入艉轴管;若轴系中心线与船舶基线存在倾角,则无法将艉轴直接水平送入艉轴管。针对上述情况,利用专用工装托架和模块化运输车,对带倾角长艉轴的安装过程进行分解。以长度为17 m、倾角3°的艉轴为例进行三维仿真模拟。结果表明,所提出的安装方法可行。

船舶肘板拓扑优化设计

目前,船舶构件之间主要由传统的三角形肘板连接,这种肘板易在构件与肘板的连接处造成应力集中。提出一种肘板拓扑优化的设计方法,采用子模型技术对船舶肘板节点结构进行应力分布精细化分析,以肘板材料的分布作为设计变量,考虑肘板连接的桁材应力约束,极小化肘板与桁材连接部位的应力,对船舶典型节点肘板结构进行拓扑优化。在对肘板拓扑优化结果进行适当的工程化处理后,提出一种新的肘板结构型式。计算结果表明,相对于传统的三角形肘板,新型肘板结构有效降低了节点应力集中,可为此类结构的强度分析与优化设计提供有益的参考。

基于RBF神经网络逼近算法的船舶支架减振器挤压测试系统

为了获得船舶支架减振器挤压形变量与环境温度关系,提出基于RBF神经网络逼近算法的船舶支架减振器挤压测试系统。该系统通过光栅位移传感器、温度传感器对位移数据和温度数据的采集,实现了数据存储和显示。并采用RBF神经网络逼近算法减小数据误差。最后通过MATLAB仿真和某舰船支架减振器实际测量,证明了该测试系统具有较高精度和准确性。

船舶典型节点弯曲载荷作用下极限强度试验研究

[目的]船舶结构中的各构件是由节点连接在一起的,连接节点的力学性能对整船的极限强度影响很大。为了解节点的受力特性,[方法]通过对不同节点型式的试件进行弯曲载荷下的极限强度试验,分别得到其载荷位移曲线、节点应力分布以及破坏形式,并分析各试件的极限强度与平均刚度特性。[结果]结果表明:三角形肘板加强节点试件的极限强度大于圆弧形过渡加强节点试件,但其平均刚度比较大的圆弧试件小;在同等载荷条件下,三角形肘板加强节点处的峰值应力大于圆弧形过渡的加强节点试件;不同大小、相同节点形式试件的破坏形式相同,而大小相同、节点形式不同试件的破坏形式则差别很大;大小两组试件间的极限强度与平均刚度的变化规律一样,但变化的程度不一样。[结论]所做的分析及试验结果可以指导优化船舶的节点设计。

考虑艉轴架结构刚度耦合的艉轴架强度计算

通过分析现行规范关于艉轴架强度的计算理论,发现该理论未考虑艉轴架结构刚度耦合作用。因此,针对艉轴架结构的受力特性,建立考虑艉轴架刚度耦合的艉轴架反力计算模型,推导出考虑艉轴架刚度耦合作用的内力计算公式,定义描述结构刚度耦合作用的"广义刚度比"参数,并将该公式与现行计算公式进行无量纲化对比。以某船艉轴架结构为例,对其分别采用有限元模型仿真、本文计算理论和现行不考虑艉轴架刚度耦合的计算理论等3种方法进行定量计算,并提出艉轴架扭转刚度的计算方法。结果表明:基于本文考虑耦合的内力计算理论的计算结果与有限元仿真结果符合良好,不考虑耦合的现行计算理论的计算结果与有限元仿真计算结果相差较大;现行不考虑耦合的内力计算理论使艉轴架截面内应力计算结果偏大,且随着"广义刚度比"的增大而严重,从而可能导致"艉轴架结构强度的过度设计"。

船舶结构节点的承载力分析

通过有限元程序ANSYS计算分析,针对船体的梁连接节点,探讨肘板尺寸变化对节点承载能力影响的变化规律,并对龙骨节点结构的几种常见形式进行强度和屈曲性能的对比。

基于中心制造船的柔性胎架分析与设计

为提高船舶分段建造效率,提出了适合于大中型造船厂的柔性胎架设计方法。较详细地介绍了柔性胎架的设计方案,分析了相对于传统模板胎架和管式活动胎架的优越性,阐述了生成柔性胎架的关键技术,即从船体型值信息到柔性胎架坐标信息的转换过程。研究成果对提高船舶建造速度及精度,降低成本,具有较大的现实意义和理论价值。

船舶梁肘板的设计方法

在较全面研究梁肘板及相关问题,即梁肘板的受力(应力集中与疲劳损伤)和梁肘板的结构工艺性问题后,本文提出了船体结构梁肘板的两种设计方法:线弹性理沦计算法;规范设计法。

环肋圆柱壳肋骨侧向稳定性加强措施研究

根据肋骨侧向失稳的特点,通过对四种加强措施的分析比较,论证了加强形式对改善肋骨侧向稳定性的有效性,并用理论方法计算了有效约束在周向布置的数量,最后指出周向设置适当数量的整肋距肘板可有效改善肋骨的侧向稳定性.

四桨推进船舶螺旋桨负荷数值计算分析

针对四桨船舶内外桨负荷分配不均匀的情况,本文采用混合网格技术,对四桨船舶螺旋桨水动力性能进行了计算。分析了附体以及内外桨相互干扰对螺旋桨负荷的影响,从伴流场的角度分析了内外桨负荷不均匀的原因。研究发现:前后桨之间相互影响,内后桨处于外前桨的尾流中,所以内后桨受影响更大;与螺旋桨旋转方向相反的周向预旋伴流,可有效提高螺旋桨负荷,且伴流速度越大,效果越明显。双臂轴支架位于螺旋桨近前方,对桨前伴流场具有重要影响,合理调整轴支架角度,可以达到减小内外桨负荷差的目的。

轴支架设计参数对舰船阻力的影响分析

[目的]附体阻力是舰船阻力的重要组成之一,其中轴支架阻力在附体阻力中所占的比例较高。将通过对轴支架开展阻力优化分析,来实现舰船减阻的目的。[方法]首先,选取轴支架设计参数,并以船体表面流线对应的迎流角确定轴支架初始方案;然后利用CFD仿真分析设计航速下的船体表面速度矢量、支架臂翼型剖面流线、支架臂表面的压力分布以及空间流线,并以支架臂翼型剖面所在平面内的流线为参考进行轴支架多方案设计;最后,对CFD仿真结果进行对比。[结果]结果显示,采用支架臂翼型剖面所在平面内的流线进行轴支架设计较为合理,在缩比模型下,方案1与初始方案相比总阻力减小了3.5%,支架臂内、外侧压力分布较为均匀。[结论]利用支架臂翼型剖面内的流线确定剖面迎流角的设计方法,可为舰船附体设计提供参考。

舰船艉轴架模态分析

采用有限元数值计算方法 ,以某舰为代表 ,建立舰船艉轴架模态分析的数学模型 ,计算并分析军规中所要求的艉轴架的一阶频率。在此过程中 ,利用模态质量对艉轴系统的频率进行筛选 ,从而得到P字架的横向和A字架的横、纵、垂向的一阶频率 ,并与军规中的要求相比较 ,校核艉轴架的模态特性。

基于不同规范的双臂艉轴架轻量化分析

[目的]为实现双臂艉轴架轻量化设计,[方法]通过对比分析国内现行规范和世界主要船级社关于艉轴架的相关尺寸要求,解读各规范之间的差异,从差异中寻找双臂艉轴架轻量化方法。根据规范之间的差异,选取与中国船级社(CCS)(海船)规范差异较大的挪威船级社—德意志劳氏船级社(DNV-GL)(船舶)规范,针对同一螺旋桨参数,分别根据各自规定的最小尺寸设计双臂艉轴架,采用相关标准规定校核各自的性能。[结果]结果表明,根据两规范进行尺寸设计的艉轴架强度和振动性能均符合要求,而按照DNV-GL(船舶)规范最小尺寸要求设计的艉轴架总质量轻约16.8%。[结论]采用DNV-GL规范设计艉轴架,能在一定程度上实现轻量化,为实际工程中艉轴架的轻量化设计提供思路。

船舶艉轴架系统建模及振动特性分析

研究艉轴架系统的动力学特性对艉轴架设计、船舶设计及船舶尾部的振动控制具有重要意义。数值仿真是研究的重要手段之一,而合理有效的模型则是正确分析的基础。为此,在传统艉轴架系统梁模型的基础上,分别采用弹性连接梁模型、体—梁混合模型以及船体—艉轴架系统耦合模型对艉轴架的横向振动特性进行分析,并以试验测试数据为基础,对上述模型计算所得结果进行评价。结果表明:边界条件和构件连接方式对艉轴架的振动固有频率影响较大;在模型适用性上,弹性连接梁模型在工程计算中较以往的梁模型更合适,船体—艉轴架系统耦合模型适用于要求精度更高的研究。

集装箱船典型疲劳评估节点应力强度因子计算

在基于疲劳裂纹扩展理论的疲劳评估方法中需要确定疲劳热点,并准确求解热点处裂纹应力强度因子。论文将CCS在规范中规定的疲劳评估节点分为四类:1典型对接接头和T型接头焊趾处,2趾端底板,3趾端肘板,4垂直三构件相交角点。分别使用三维有限元技术求解第一类、第二类、第三类节点的应力强度因子修正系数并和BS7910公式对比。结果表明:第一类节点与BS7910公式吻合良好;第二类节点裂纹扩展在趾端范围内时应力强度因子修正系数较BS7910公式大,超过趾端范围内时,应力强度因子修正系数发生突变快速下降并逐渐趋近于1;第三类节点应力强度因子修正系数在整个范围内较BS7910公式大。第二类构件、第三类构件应力强度因子修正系数和BS7910公式误差都很大。为此,分别对第二、三类节点提出了各自的修正公式,它们和有限元计算结果吻合良好。

船舶折边肘板建模与有限元划分的设计与实现

肘板是船舶结构及其它钢结构中常用的连接构件,折边肘板经常用于船舶主构件的折边对接中。为了提高折边肘板建模的效率,设计折边肘板参数化三维实体造型过程;根据造型过程,探讨肘板轮廓参数化生成及折边信息存储方法;给出坐标转换及折边旋转算法;研究面向对象与有限元方法;并导入MSC.Patran进行网格划分,实现CAD模型到有限元分析模型的转化;给出PDM的集成;以AutoCAD为开发平台,VS.Net为编程环境,ObjectARX为开发工具,实现了面向对象的折边肘板参数化实体造型。

三峡升船机小齿轮托架机构动力学分析

利用ANSYS建立了三峡升船机小齿轮托架机构有限元模型,并进行了动力学分析。前10阶模态分析结果表明:影响小齿轮托架机构动态特性的主要振型为前4阶,其固有频率分别为9.497Hz、15.779 Hz、15.985 Hz、27.383Hz。考虑垂直风载,误载水深等6项载荷,在承船厢上升/下降运行时的正常制动/紧急制动/正常启动6种工况下,对小齿轮托架机构进行了瞬态响应分析,结果表明:在承船厢下降运行的正常启动工况下,小齿轮托架机构承受最大载荷,最大Von Mises应力为217.89MPa;小齿轮轴中部铅垂方向最大变形为7.24mm;液气弹簧的峰值载荷为477.83k N,未超过升船机正常运行时的设定值732k N,液气弹簧将不发生动作。验证了三峡升船机小齿轮托架机构的动态特性及其强度、刚度均满足设计要求。

基于NX平台的船舶三维趾端结构自动CAE理想化方法研究

目的提出船舶模型中趾端结构的CAE理想化方法,提高船舶有限元前处理中趾端简化的效率。方法采用三维八叉树搜索算法,建立三维趾端与相邻空间船舶结构的空间位置关系,筛选需要简化的趾端结构,根据趾端简化规则进行处理。结果基于NX11.0平台,开发出趾端结构理想化功能,实现趾端结构CAE理想化处理的自动化过程,并使用实际船型测试,处理结果满足有限元网格划分质量要求。结论该方法能准确、高效地实现趾端结构自动理想化处理。

连接刚度对船舶减振支架振动疲劳寿命的影响

当船舶动力设备受到各种交变载荷的作用时,易导致其支撑结构发生振动,从而失效甚至破坏.但目前对船舶减振支架结构的振动疲劳和弹性体刚度对其影响的研究较少.文中建立了船舶减振支架的有限元分析模型,对其进行模态分析和频率响应分析,然后基于功率谱密度法对该支架结构进行了振动疲劳分析.通过改变连接齿轮箱与支架的弹性体刚度,来分析其对减振支架结构振动疲劳寿命的影响.由分析可知,连接齿轮箱与支架的弹性体刚度对船舶减振支架结构的振动疲劳寿命有较大影响,并得出了支架刚度与寿命之间的关系,为更加合理可靠地进行结构振动疲劳寿命分析提供了相关理论依据.