船舶上层建筑的强度问题

本文较有系统地总结了上层建筑强度方面已有的成果,对其中若干主要问题进行分析和探讨并提出了一些新的见解.根据组合梁原理把上层建筑和船舶主体视为两相互弹性支座的梁材,再运用霍夫加(Hovga-ard)的假设(此两梁材的平均相对位移与接缝处的切应力强度成正比)可得出船舶主体——上层建筑的基本微分方程式.作者将上层建筑分为长的和短的,并按船棱和甲板室分别进行讨论,所得之结果与勃拉希(Bleich),希曼斯基和西凡尔斯(Cubepc)按其他方法所得之结果相同.作者证明,不论上层建筑的弯曲方向与船舶主体相同或相反,上层建筑的存在终是使船舶主体所受的弯矩降低,使上甲板的应力降低.此外,还对“反弯的上层建筑”和“最理想的上层建筑”提出了一些看法.     

船体上层建筑有效性分析的简化模型

提出了一种估计上层建筑有效性的简化模型，把船体的三维结构简化为二维模型，使上层建筑和主甲板结构间的相互作用得到较好的模拟，从而对上层建筑参加船体总纵弯曲程度的计算得以简化，并得到满意的结果．     

船体上层结构有效性分析的简化模型

提出了一种估计上层建筑有效怀的简化模型，把船体的三维结构简化为二维模型，使上层结构和主甲板结构间的相互作用得到较好的模拟，从而对上层建筑参加船体总纵弯曲程度的计算得以简化，并得到满意的结果。     

基于直升机起降条件的舰船甲板气流场数值模拟

采用三维数值模拟方法对不同风向条件下的船舶外流场进行求解,结合直升机起降条件限制,分析甲板气流场参数变化与风向的关系以及对直升机起降的影响;研究不同停机坪上方气动参数分布及其与上层建筑相对位置的关系。结果表明,船首附近长期受气流绕流的影响不适合直升机起降;右舷来风时,气流绕流上层建筑形成的尾流对甲板大部分区域造成影响,不适合直升机起降;左舷来风时甲板上大部分区域均满足起降条件。     

透射焦散线法研究甲板开口边缘Ⅰ型裂纹的应力强度因子

为研究船舶甲板开口边缘受拉的Ⅰ型裂纹的应力强度因子,并探索焦散线方法在船舶结构中的应用,采用透射焦散线方法进行了实验研究．实验中模拟一般散货船带舱口的上甲板,制作了带孔有机玻璃透明试件,并采用加热法开出孔边裂纹．在数字焦散线实验系统中进行实验,获得了清晰的全场焦散线数字图象．应用焦散线图象自动处理程序精确地测出焦散线的最大直径以计算应力强度因子,并对裂纹尖端初始焦散线引起的实验误差作了处理．实验结果与理论值十分接近,表明船舶甲板开口边缘受拉的Ⅰ型裂纹的应力强度因子与甲板中的总纵拉力成正比．     

一种改进的舰船总纵弯曲极限强度计算方法

提出一种改进的舰船总纵弯曲极限强度计算方法，能够计算出相应于各种破损状态的总弯矩、已开发出了计算程序并结合水面船舶结构设计的计算的实践进行了实例计算和对比比较。结果表明，所提出的方法能够较为全面、准确地揭示和评价舰船的地载能力。     

船舶结构总纵弯曲模糊随机可靠性分析

将模糊随机可靠性方法应用于船舶结构总纵弯曲分析，用概率统计方法处理外力、板厚、材料特性带来的随机因素；用模糊集方法处理破坏程度定义的主观不确定性；给出了船舶模糊随机可靠度的计算方法，结合算例进行了讨论．     

风向对舰船甲板流场结构影响的数值研究

为研究风向对舰船甲板上方流场的影响,运用数值模拟方法对舰船甲板上方空气流场进行求解,分析不同风向时舰船甲板流场的流线形态和涡量分布.对流场中的旋涡进行分类,并阐述各类旋涡的产生原因、发展过程与相互作用.研究结果表明:0°风向时,船首分离涡影响甲板前端流场,上层建筑尾涡只影响其正后方小范围甲板区域;+15°风向时,甲板上方流场主要受右侧边缘上洗气流涡与上层建筑尾涡的影响;-15°风向时,甲板上方流场主要受左侧边缘上洗气流涡的影响.     

爆炸冲击波对大型复杂舰船结构毁伤效应数值模拟研究

采用有限元软件针对大型复杂舰船在战略武器大当量爆炸冲击波作用下的毁伤效应进行数值模拟研究.建立某航母结构1∶1有限元模型,采用CONWEP方法施加爆炸载荷,研究舰船的动态响应特征,主要分析爆炸当量、冲击波强度等因素对舰船毁伤模式和甲板变形破坏等级的影响.研究结果表明,随着爆炸冲击波传播距离增加,其强度沿飞行甲板表面以指数形式衰减,沿不同层甲板则呈现近似线性衰减特征.随着爆炸当量和冲击波强度的增加,舰船甲板变形破坏等级逐渐增加,舰船毁伤模式由局部塑性变形毁伤逐渐转变为总纵强度毁伤模式,接触爆炸时还会发生结构破损总纵剩余强度毁伤.在小当量爆炸且冲击波强度超过1.0 MPa时,飞行甲板、吊舱甲板和机库甲板会随着冲击波超压强度的增加而逐渐失效;在中等当量且冲击波超压强度超过0.2 MPa时,飞行甲板、吊舱甲板在爆炸后基本失效,机库甲板的功能将受到严重影响;在大当量爆炸且冲击波超压强度达到0.2 MPa时,三层甲板均发生局部区域完全失效.相关研究方法有助于大型复杂舰船结构在大当量爆炸冲击波作用下的毁伤效应评估.     

舰艇总纵弯曲强度实验教学设计与实践

为提高学生对舰艇总纵弯曲强度知识的掌握和运用,针对"舰艇强度"课程中舰艇总纵弯曲强度这一关键和难点教学内容,根据舰艇结构的实际特点,设计了箱形船体梁总纵弯曲强度实验教学模型和教学内容,探讨了实验教学实施步骤。教学实践表明,实验直观地再现了舰艇的总纵弯曲、局部弯曲及其叠加问题,通过实验大大增强了学生对知识点的理解和实践能力,激发了学生的学习兴趣。     

甲板上浪船舶随机横摇响应的数值模拟

数值模拟随机横浪中甲板上浪船舶的横摇响应．考虑随机横浪激励和甲板上浪引起的横倾力矩,建立船舶随机横摇运动方程．基于伯努利方程,推导船舶甲板上浪水质量的计算公式．以一条拖网渔船为例,计算不同波高作用下船舶的横摇响应,分析甲板上浪对船舶倾覆的影响．研究表明：考虑加工甲板上浪后,船舶有2个横摇中心,在响应过程中发生由一个横摇中心到另一个横摇中心的随机跳跃;单独考虑捕鱼甲板上浪或加工甲板上浪时,船舶可以承受大的波浪载荷而不发生倾覆;同时考虑捕鱼甲板上浪和加工甲板上浪时,横摇过程中捕鱼甲板上浪水量突然增大,导致船舶倾覆．     

用电子计算机计算舰船的总纵弯曲力矩和剪力

本文根据现行舰船总纵弯曲力矩和剪力的计算方法,讨论了电子计算机程序的编制和结构等问题,并以某护卫舰为例进行了计算,其结果都在工程精度范围内.     

基于模糊理论玻璃钢游艇总纵弯曲可靠度计算

基于玻璃钢游艇材料在被破坏时的模糊性,建立了模糊状态下玻璃钢游艇的可靠性模型,并计算了一艘玻璃钢游艇的总纵弯曲下的艇体结构可靠度.针对正态分布的结构极限方程和非正态分布的模糊变量,应用JC法计算结构经典可靠度;采用隶属度函数进行模糊可靠度的计算.最后,将计算的玻璃钢游艇总纵弯曲下的结构模糊可靠度结果与经典可靠度下的计算结果作对比,提出模糊可靠度的合理性及经典可靠度的保守性的结论.     

2.9 万吨货船上层建筑整体吊装内舾装的安全性分析

上层建筑内部舾装完成后整体吊装具有极好的经济性，但吊装时上层建筑不可避免的变形会影响内舾装的安全性。本文讨论上层建筑吊装时受力不均匀引起的局部变形和变形测量的测点布置，从而为船舶上层建筑及类似钢结构的整体吊装提供参考依据。     

内河弯道对进江海船最大单船容纳能力研究

为了分析弯曲航道对进江海船的最大单船容纳能力,引入船舶漂移量概念.针对不同的船舶种类和船型尺度建立船舶弯曲航道漂移量数学模型,得出某一弯曲航道在不同工况下的最大单船容纳能力.     

半载条件下矿砂船压载方案的设计

为防止半载情况下矿砂船在大风浪中因操纵性能差出现摇荡剧烈的现象,以一艘半载2×104t精铁矿的矿砂船压载方案设置为实例,从船舶总纵强度校核和油耗效能等方面对部分压载和平行压载进行了比较。计算结果表明,两种方案均满足船舶总纵强度的安全要求,但部分压载方案的排水量较小,能有效降低船舶油耗,具有现实的推广意义。     

箱形梁的研究

综述了10多年来箱形梁的剪力滞、截面翘曲、畸变、面外弯曲等方面的研究进展,比较了箱梁截面形式由单箱单室到单箱多室、多箱多室的箱梁分析方法,重点分析了多室箱梁的分析方法和筋混凝土箱形梁非线性分析的必要性、复杂性及存在的问题.针对近年来修建的一些混凝土箱梁出现开裂的状况,对混凝土箱梁设计理论进行分析,提出了需进一步研究的问题.图7,参57.     

多浮体结构物极限强度的组合箱型梁计算方法

对于双体船、三体船以及半潜式海洋平台等多浮体海洋结构物,其极限强度的评估与传统单体船舶有着很大区别,除了总纵弯曲外,总横弯曲和扭转的作用也将变得显著。引用既有的经典箱型梁结构,在对非线性有限元计算结果的准确性进行验证后,组合不同形状的箱型梁来模拟多浮体海洋结构物的基本构造,查找规范确定其危险工况,进行典型工况下的极限强度非线性有限元分析。就此提出一种通用的多浮体结构物极限强度的组合箱型梁计算方法,为多体船和半潜式海洋平台等极限强度的校核提供参考。     

船舶上层建筑纵向振动固有频率估算

在参考了当的国内外常用的上层建筑纵向振动固有频率估算公式的基础上，运用统计回归和力学分析相结合的方法，提出了一个新的上层建筑纵向振动固有频率公式。该公式能够较全面的反映出影响上层建筑纵向振动的各种主要因素，不仅考虑剪切影响，而且还考虑回转影响。经对多条船上层建筑激振试验验证，用本文公式计算出上层建筑纵向振动固有频率与实测值接近，可满足工程上计算精度要求。本文公式可供船舶方案设计阶段使用。     

基于水弹性理论的三体船纵向载荷预报

采用三维频域水弹性理论对三体船的纵向载荷进行研究.在考虑片体和上层建筑参与总纵强度条件下,使用有限元法对三体船的模态进行分析.通过对比水弹性理论预报和三体船载荷试验结果,论证了水弹性理论载荷预报方法的可行性,并分析了载荷响应沿船长的分布以及随波长船长比的变化规律.分析可知,船体第11站为此三体船总纵强度评估的危险剖面,而波长船长比为0.9的迎浪工况为典型的强度校核工况.这些结论为后续三体船结构强度评估提供依据.