鲍彤[1]2001年在《散货船船艏底部结构砰击加强的设计研究》文中进行了进一步梳理当船舶在波浪中航行时，由于剧烈的垂荡和纵摇，船底的一部分会露出水面(主要是在迎浪时发生在船体前部，但在低速随浪时也可能发生在船体后部)。当它重新入水时，会与波浪产生猛烈的冲击，这种现象即为底部砰击。 如何计算在波浪中运动的船舶底部的砰击压力，这是个相当复杂的问题，至今尚未能很好地解决，它涉及到空气-流体-结构叁者之间的动力特征。底部砰击研究中最基本的问题之一是寻求压力、船型及速度叁者之间的关系。从卡门、瓦格纳开始，至今已有许多学者对此做过理论和试验的探讨。 本文的主要内容是分别阐述DNV、GL、LR叁种规范对底部砰击压力计算及底部砰击加强结构设计的一般要求并进行一些分析比较：用DNV规范对某型船(27000t散货船)进行具体的底部砰击加强结构设计，并就实际生产中产生的重载吃水状态改轻载吃水状态而出现的几种设计方案进行比较，其具体结果现已用于实际生产；用直接计算法确定砰击压力，再用DNV规范进行底部结构设计，对于后续船的改进均有指导意义。
李博[2]2014年在《81,600DWT散货船结构设计》文中指出随着世界经济增长的放缓,航运市场最近二年呈现震荡走势。散货船作为叁大主力船型之一,在经济发展中起着重要的作用。船舶市场上,散货船新船订单量稳步上升,尤其是巴拿马型和好望角型散货船。但高油价和低船价一直是船市低迷的主要影响因素,因此研发出低油耗、低排放的绿色船型才能迎合市场的需求和增强企业的市场竞争力。本论文以实际设计项目81,600DWT散货船作为研究对象,分析其结构设计的特点。首先阐述了结构共同规范的基本要求和载荷计算;然后全面介绍了该船的主船体的结构布置,包括货舱区域、机舱区域和艏艉部;最后以初步设计图纸为基础,运用Mars软件进行强度计算,通过软件分析进行构件尺寸的优化,以达到最优的设计。有限元作为一种广泛应力的数值分析方法,对于船体结构强度直接计算分析起着十分重要的作用。根据共同规范的要求,建立了典型货舱段的有限元模型,并校核了船体主要支撑构件的结构强度,其中包括屈服、屈曲和疲劳强度。通过对计算结果进行分析,修改不满足要求的结构,为以后的设计工作提供了参考和借鉴。最后选取了舱口围结构和锚机底座作为结构局部强度优化的案例,采用两种不同的分析方法对现有结构进行分析和优化,最终得到了满足优化设计要求的构件尺寸。
黄路[3]2012年在《中小型无压载水散货船船型设计与研究》文中进行了进一步梳理船舶压载水对于船舶的安全航行起着至关重要的作用,但是,压载水的处理不当和任意排放却会对生态系统和海洋环境带来灾难性的破坏,在没有一种处理方法能够彻底解决压载水带来的种种问题时,无压载水船舶设计理念孕育而生。目前国际上比较认可的叁种无压载水船舶设计理念为：单一结构船身设计方案、v型船身设计方案、贯通流系统设计方案。本文首次提出了将单一结构船身与v型船身这两种方案结合起来的方法,开发出满足无压载水要求的、可行的中小型无压载水散货船船型,一劳永逸的解决压载水带来的问题。本文首先对无压载水船型设计方法进行研究。以35000DWT散货船为母型船,以基于水线以下设计船同母型船横剖面面积曲线不变为原则,确定设计船宽度同内凹面积、舭部升高之间的函数关系式。在保证排水量基本不变的前提下,确定设计船船宽。然后在叁维软件Freeship中建立设计船模型,通过反复修改和光顺,得到初步的设计船型线。由于设计船船型复杂,控制变量多,型线的光顺性很难控制。因此运用CFD进行数值模拟计算,通过船体周围流场的显示来改进船体外形,并优化本船型的阻力性能,以获得性能良好的无压载水船型。计算结果表明,改型后船体周围的流线与阻力性能都达到了预期的效果。接着对本设计船进行总布置设计与结构设计,在总布置设计过程中,考虑到空载时的浮态,将设计船的燃油舱位置移至舯前位置；结构设计时,考虑到实际使用效果,将内底板设置为平底形式,然后通过比较法估算出设计船空船重量和重心位置。为了验证本设计方案的可行性,最后对本设计船进行浮态计算与稳性校核,通过浮态计算可知,设计船在空载状态无需压载水,满载状态下也有与母型船相当的排水量,而且空载与满载状态下的稳性相对于母型船有了较大的提高。总之,本文最终得到的研究结果表明,将V型船身与单一结构船身设计结合起来的方案是完全可行的,为后续的研究打下坚实的基础和提供参照。
陈家旺[4]2010年在《船舶结构的疲劳寿命评估及动态断裂研究》文中指出随着船舶的日趋大型化以及高强度钢在船体结构中的广泛采用,船体结构的疲劳强度评估显得越来越重要。目前,船舶结构的疲劳校核大多数是基于S-N曲线的方法。它假设材料是无缺陷的连续体,而实际材料中总是存在着裂纹或类裂纹的缺陷,因此将疲劳裂纹扩展理论应用于疲劳寿命预测已成为研究疲劳问题的发展方向。潜艇在服役过程中频繁的上浮与下潜,结构产生的不断变化的交变应力容易使得表面产生裂纹。现代战争中,舰船不可避免地会受到来自水中的非接触爆炸冲击波的作用,在冲击载荷的作用下,结构极易从裂纹处发生突然脆性断裂,造成巨大的人员伤亡和财产损失,因此研究带有表面裂纹潜艇结构在冲击载荷作用下的动态断裂已成为非常紧迫的任务。本文拟在疲劳裂纹扩展理论的基础上对船舶结构疲劳寿命展开系统的研究,希望能为将疲劳裂纹扩展理论纳入船舶结构疲劳强度校核规范之中提供参考。本文主要研究工作如下:(1)基于疲劳裂纹扩展理论,在有限元应力计算结果的基础上,运用MSC.Fatigue软件中Growth模块,对一散货船外底纵骨与横舱壁和横框架连接节点处进行系统的疲劳寿命分析,并探讨了不同的裂纹形状比对疲劳寿命的影响,最后初步探讨了底部砰击载荷对疲劳寿命的影响。(2)运用有限元分析软件ANSYS建立带有表面裂纹的锥柱结合壳模型,以断裂动力学为理论基础,分别研究了潜艇不同下潜深度,不同爆心到潜艇的距离R及不同爆点与潜艇相对位置的冲击波载荷作用下的动态应力强度因子(DSIF),分析动态应力强度因子最大值随冲击因子的变化规律,然后以921A钢为例对该冲击载荷作用下潜艇锥柱结构是否发生失稳断裂作初步判断。通过本文的研究得出的结论如下:(1)随着载荷循环次数的增长,裂纹扩展速率逐渐加快,在裂纹扩展的初期阶段速率较低,其扩展寿命占据了整个寿命的大部分;焊趾在横舱壁处的疲劳寿命比横框架处的寿命长,纵骨上软趾处疲劳寿命要比通焊孔焊缝趾端处的疲劳寿命短;(2)不同的裂纹形状比对疲劳寿命的影响很大,相同的初始裂纹尺寸,随着a/c的增大,疲劳寿命增加;(3)考虑砰击载荷对疲劳寿命的影响很大,因此在船体结构疲劳寿命分析中应计入砰击载荷的影响。(4)对于相同下潜深度和相同冲击载荷作用方式,不同爆心到船壳距离R,动态应力强度因子的振荡形式是相似的,而且随着爆心距离船壳越近,裂纹尖端处的动态应力强度因子越大。(5)动态应力强度因子最大值随着冲击因子的增大而增大,近似为线性关系,不同下潜深度,相同的冲击波载荷,相同的作用方式,下潜越深裂纹尖端处的动态应力强度因子最大值越大。(6)对于相同下潜深度,冲击载荷作用于轴向比作用于周向的振荡更剧烈,幅度更大而且趋于稳定需要的时间长,对结构的影响也更大,随着冲击因子的增大,不同冲击载荷作用方式下的最大动态应力强度因子差值也逐渐变大。(7)对于921A潜艇用钢在静水压力作用下,正常服役的过程中不会发生突然脆性断裂,而在冲击载荷作用下,下潜100m且R=50m、100m和下潜300m时可以初步判断该结构会发生失稳断裂。
姜伟[5]2014年在《江海直达船船艏砰击载荷研究》文中指出江海直达船受内河航道条件限制，型宽型深比B/D大于中国船级社现有规范上限值2.5，这意味着船型较为宽扁，使得江海直达船在海段航行时艏部更容易出水，砰击现象严重。本文采用模型试验和数值仿真相结合的方法研究了江海直达船艏部砰击载荷问题。主要研究和结论如下：1.设计了斜升角为45刚性楔形体的入水砰击实验，实验完整记录了刚性楔形体模型的入水砰击过程，测量了刚性楔形体在不同高度入水砰击时各测点的砰击压力时程曲线及砰击压力峰值。得到以下结论：刚性楔形体各测点的砰击压力峰值随着入水速度的增加而增加，砰击压力峰值沿着楔形体垂向方向递减，在纵向方向上基本一致。2.采用瞬态动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了实验中刚性楔形体的入水砰击过程，将数值仿真结果与实验结果进行对比，验证了用ANSYS/LS-DYNA数值仿真来研究二维刚性结构物入水砰击问题的有效性。3.在相似理论基础之上设计了江海直达船船艏缩尺比模型，开展了船艏模型在不同高度和不同纵倾角度之下的落水砰击实验。测得了江海直达船船艏模型在船底和外飘处各测点的砰击压力时程曲线及砰击压力峰值。得到以下结论：(1)船艏模型各测点砰击压力峰值均随着入水速度的增加而增加。(2)船艏模型纵倾5入水时各测点砰击压力峰值达到最大值，之后随着船艏纵倾角度的增加砰击压力峰值减小。(3)中纵线上各测点的砰击压力峰值随着船艏模型纵倾角度的增加而逐步接近。(4)当船艏模型垂直入水砰击时，同一肋位上的测点中，中纵线上的测点砰击压力峰值最大。随着船艏模型纵倾角度的增加，同一肋位上的最大砰击压力峰值向舷侧测点移动。4.采用瞬态动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了实验中江海直达船船艏模型入水砰击过程，比较相同测点处数值模拟砰击压力峰值与实验砰击压力峰值，验证用ANSYS/LS-DYNA数值模拟来计算研究叁维刚性船艏入水砰击载荷的有效性。5.采用瞬态动力学分析软件ANSYS/LS-DYNA数值模拟了江海直达船船艏模型在纵倾不同角度和横摇不同角度的入水砰击过程。探讨了船底各肋位的砰击压力峰值和外飘处各肋位砰击压力峰值随着纵倾角度和横摇角度的变化规律。得到以下规律：(1)对于同一肋位的船底与外飘测点，随着船艏纵倾角度的增加，船底砰击压力峰值减小，但最大砰击压力峰值区域基本不变；外飘各肋位处的砰击压力峰值基本保持不变，但最大砰击压力峰值有向外飘根部移动的趋势。(2)对于同一肋位的船底和外飘测点，随着船艏横摇角度的增加，船底砰击压力峰值增大，且最大砰击压力峰值有向横摇反向舷侧移动的趋势；外飘处的最大砰击压力峰值增大，最大砰击压力峰值有向外飘根部移动的趋势。
韩琤[6]2007年在《190m以下箱形驳专项技术研究》文中研究指明本文主要研究重大件运输实际工作中遇到的结构问题。文中包括190米以下一系列不同尺度的箱形驳总纵强度问题,分析和总结出这一船型的结构特点。通过母型船以及一系列模型船的直接计算,归纳衡量驳船总纵强度的直接标准,总结对于该船型不同尺度比条件下的结构设计对纵舱壁数量的基本要求。最终,将这一理论成果运用到重大件驳运中。将190米以下箱形驳根据主尺度的不同分为若干大类,从中选取主尺度在极限情况下的船型作为若干模型船,对这些模型船进行结构设计,首先根据船长不同确定水密横舱壁个数,然后根据不同的B/D确定纵舱壁个数。结构框架形式确定后根据规范分别进行局部结构强度计算以及总纵强度计算,从而确定中横剖面结构形式以及主要构件尺寸。对初步设计的中横剖面进行直接计算,对结果重点关心船舯区域内两道水密横舱壁中间的露天强力甲板以及船底板的应力分布情况,选取船中某一肋位处的一列板的应力值,考察其沿船宽方向的应力分布情况,其中应力水平较高的板格说明该处的板格对于总纵强度的贡献比较大。对于应力结果选取两个衡准数,一个反映该肋位处一列板格的应力平均情况。一个反映这列板格中的各个板格应力围绕该平均值上下波动
关凯[7]2014年在《江海直达船船艏底部及外飘砰击研究》文中进行了进一步梳理近年来,随着长江流域经济的快速腾飞,长江流域的各个地区的物资交换日益频繁,对江海直达通航船的需求也越来越多。与此同时，为了满足江海之间资源开发的需求以及日益增加的运载量，节约营运成本，提高航运效率，开发新型的江海直达通航船迫在眉睫。江海通航船船型具有较海船宽扁的特性，而吨位提升后的新船型比原来的江海通航船船型更为宽扁。这使得江海通航船在波浪环境下球鼻艏及船底更容易受到砰击载荷的作用。而营运中的江海直达船的实船试验测试结果也表明江海通航船由江入海后，载荷变化较大，波浪砰击载荷和船体振动较严重。因此在设计开发新型江海直达通航船时，对其在航行中存在的砰击问题进行深入的研究是非常有必要。本文在前人研究的基础上，确定了船舶入水砰击的研究方法，设计了船艏入水砰击的模型试验方案，并利用流固耦合软件ANSYS/LS DYNA对江海直达船艏部结构入水砰击问题进行了仿真计算，通过对仿真计算与试验计算的对比，对江海直达船船艏底部及外飘入水砰击问题进行了深入的研究。本文的研究内容为：(1)学习并掌握国内外现有的关于结构物入水冲击问题的理论和相应的研究方法，并对船底砰击基本理论和研究方法、外飘砰击基本理论和研究方法以及叁维结构物入水砰击的基本理论进行重点介绍。(2)设计了江海直达船船艏入水砰击的模型试验的方案，加工制作了试验模型，并在试验前测试了整个试验系统，最后对江海直达船船艏入水砰击进行了模型试验。试验记录了船模入水砰击的全过程，得到了江海直达船船艏底部及外飘的砰击压力的分布规律。(3)在船模入水试验的基础上，利用流固耦合软件ANSYS/LS DYNA对江海直达船船艏入水过程进行了有限元仿真模拟，对比分析有限元仿真计算结果与船模试验结果的差别，利用试验的研究成果指导完善计算机仿真方法，并在此基础上，进一步的研究了船艏表面线型及入水速度对船艏底部砰击压力的影响。
黄越诚[8]2012年在《114500吨散货船建造技术研究》文中指出114,500吨散货船是上海船厂船舶有限公司（以下称上船）与上海船舶研究设计院厂院结合，共同自主开发，拥有完全知识产权，并由上船批量建造出口的新型船舶。其面向巴拿马运河并具有良好的适港性，拥有广阔的市场前景。上船对该船的设计、建造进行了研究以适应现代造船趋势。通过船体生产设计优化及设备选型优化控制船体自重。研究优化精度造船技术，使精度造船管理体系更全面完善、基本实现了约60%分段无余量制造，93%分段无余量大合拢；运用新工艺，全面实施以CO2气体保护焊和单面焊为重点的高效焊接新技术；通过船体、舾装、涂装叁大作业类型的优化组合，实现“空间分道、时间有序”的立体优化排序。通过上述叁项主要技术的应用，实施快速建造技术，大大缩短了建造周期。研究应用总段建造技术，科学合理地整合生产设施资源，突破了大合拢的瓶颈。经过总组，船台总吊数从227减少为64吊，主甲板接通更是减少至49吊，扩大了造船产能。对超重船舶船台下水进行可行性论证，应用KCS确定外部载荷，并用Nauticus Hull有限元计算软件，对局部强度校核和屈曲校核进行了计算，进一步优化下水方案。
汪松[9]2016年在《舰船艏部砰击载荷与结构强度分析》文中认为随着舰船大型化与高速化的发展,砰击破坏的问题变得尤为突出,而要对砰击强度进行评估,关键是要准确的预报砰击载荷。目前,各国船级社都提供了相应的规范供设计阶段使用,这些规范对砰击压力的预报都是采用基于砰击理论的简化经验公式的方法。但这些简化方法差异性较大,其通用性和适用性有待于进一步探讨,加之对砰击载荷的理论计算方法还很不成熟,寻求一种既适用于工程实践又合理可靠的砰击载荷预报方法变得意义重大。本文以某型具有明显外飘结构的大型舰船为计算实例,对舰船砰击载荷的预报和结构强度的评估展开了研究,主要研究内容包括以下几个方面:1)现有砰击规范的研究。研究目前各个船级社关于砰击的相关规范,比较不同规范计算砰击载荷的经验公式,分析各个经验公式所考虑的影响砰击载荷的重要参数,分析各个方法的优劣性和局限性。2)开展落体砰击试验。由于理论研究的局限性,目前为止,试验依然是最可靠的研究砰击载荷的方法。针对目标船型的船体剖面设计试验模型,通过开展砰击试验,进一步研究砰击载荷的峰值特性和分布特性。3)砰击载荷仿真方法研究。从工程实用的角度出发,基于CFD数值仿真方法计算砰击压力,并设计了专门的试验模型开展砰击试验,验证仿真计算方法的准确性和可行性。4)砰击强度评估的等效静力法研究。基于CFD仿真方法计算舰船砰击压力,并通过叁维效应、动态载荷效应和同步载荷效应的修正将砰击压力转化为静压力,使结构仍可按静力强度计算方法来进行设计和校核。通过实例应用和分析,验证方法的实用性,使该方法可应用于船体局部结构的设计实践。
任淑霞[10]2003年在《船舶结构砰击响应控制方法研究》文中研究表明运用主动控制方法抑制结构的振动在土木建筑方面已经有了很多的研究，并取得了广泛的实际应用。在船舶结构振动控制方面，运用主动控制方法抑制船舶结构的振动，国内外的学者也已经做了大量的研究，取得了很好的实际应用效果。但是将主动控制原理运用于波浪砰击引起的船舶结构振动控制方面的研究，国内外还不多见。本论文对船舶结构波浪砰击响应的主动控制方法进行了研究，主要对基于线性二次型最优控制原理设计出来的主动缆作动器和主动式调谐阻尼器两种控制器做了理论原理和作动器构成上的探讨，并进一步研究了主动缆作动器运用于船舶因波浪砰击引起的结构振动控制的有效性。将其应用于一艘肥大型散货船上，来改善船舶结构因为受砰击所引起的振动。本文运用MATLAB软件对例船的有限元模型进行了仿真计算。在研究工作中，首先对船舶的简化模型建立了动力学方程，然后采用线性二次型最优控制方法，编写程序并计算出船体垂向振动固有频率和最优反馈矩阵，得到控制前后船艏以及船舯部的位移、速度、加速度、弯矩和剪力历程图。通过对仿真结果的分析和研究，发现加上主动缆作动器后，可以有效地对船艏和船肿的位移、速度、加速度、弯矩和剪力实施控制。本文还对作动器放置于不同的位置时进行了仿真计算，研究表明，作动器位于0.8L处可以比较好地对船舶结构实施控制。对于船舶结构砰击响应主动控制的研究，尚处于一个摸索的阶段。由于船舶结构的复杂性，它的实际应用还要相当长的发展阶段。从本文中可以看出，将观测器和作动器相结合可以对航行于波浪中的船舶结构振动实施适时的主动控制，并且装上作动器不但不会影响船体本来的性能，而且可以增加其抗波浪砰击能力，因此主动控制方法在船舶结构砰击响应控制方面的应用和研究应该给予一定的重视。
参考文献：
[1]. 散货船船艏底部结构砰击加强的设计研究[D]. 鲍彤. 哈尔滨工程大学. 2001
[2]. 81,600DWT散货船结构设计[D]. 李博. 上海交通大学. 2014
[3]. 中小型无压载水散货船船型设计与研究[D]. 黄路. 武汉理工大学. 2012
[4]. 船舶结构的疲劳寿命评估及动态断裂研究[D]. 陈家旺. 江苏科技大学. 2010
[5]. 江海直达船船艏砰击载荷研究[D]. 姜伟. 武汉理工大学. 2014
[6]. 190m以下箱形驳专项技术研究[D]. 韩琤. 上海交通大学. 2007
[7]. 江海直达船船艏底部及外飘砰击研究[D]. 关凯. 武汉理工大学. 2014
[8]. 114500吨散货船建造技术研究[D]. 黄越诚. 哈尔滨工程大学. 2012
[9]. 舰船艏部砰击载荷与结构强度分析[D]. 汪松. 哈尔滨工程大学. 2016
[10]. 船舶结构砰击响应控制方法研究[D]. 任淑霞. 武汉理工大学. 2003
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