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中国造船 2022年第6期63卷 198-206页

作者：姚新楠刘斌吴卫国武汉理工大学绿色智能江海直达船舶与邮轮游艇研究中心武汉430063 武汉理工大学船海与能源动力工程学院武汉430063

大型邮轮上层建筑大跨度甲板采用薄板以及密集开孔高腹板的纵桁和横梁等特有结构形式,传统的简化解析公式无法准确预报其极限强度。为研究轴向载荷作用下大跨度甲板结构的屈曲与极限强度,将传统解析公式推广并建立了半解析求解的经验回... 详细信息

大型邮轮上层建筑大跨度甲板采用薄板以及密集开孔高腹板的纵桁和横梁等特有结构形式,传统的简化解析公式无法准确预报其极限强度。为研究轴向载荷作用下大跨度甲板结构的屈曲与极限强度,将传统解析公式推广并建立了半解析求解的经验回归公式。该公式基于大量不同尺寸的大跨度甲板结构极限强度有限元分析结果,采用多元函数进行拟合回归,并选取某大型邮轮的实际甲板大跨度结构进行实例分析,证明了其具有较好的预报精度。邮轮大跨度甲板结构极限强度快速预报方法为邮轮国产化设计以及结构创新升级提供了指导。

关键词：大型邮轮大跨度甲板极限强度经验公式

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大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构极限强度评估方法研究

大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构极限强度评估方法研究

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作者：姚新楠武汉理工大学

学位级别：硕士

大型邮轮是我国唯一尚未实现自主设计建造的高新船舶,与传统客轮相比其设计难点在于庞大的上层建筑。大型邮轮上层建筑中影院、演艺厅以及休息室等结构的顶层甲板往往采用大跨度结构,此类结构采用薄板以及密集开孔高腹板的纵桁和横梁等... 详细信息

大型邮轮是我国唯一尚未实现自主设计建造的高新船舶,与传统客轮相比其设计难点在于庞大的上层建筑。大型邮轮上层建筑中影院、演艺厅以及休息室等结构的顶层甲板往往采用大跨度结构,此类结构采用薄板以及密集开孔高腹板的纵桁和横梁等特有结构形式,其在水平方向上跨距较大,并且由于需满足特定功能仅设置少量支柱。大跨度甲板结构的存在导致上层建筑乃至船体强度整体削弱,目前我国正处于大型邮轮国产化设计建造的起步阶段,并未有明确的大型邮轮大跨度甲板结构设计方法,因此进行大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构极限强度评估方法研究十分必要。本文以大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构作为研究对象,采用模型试验与非线性有限元相结合的方法,开展了大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构极限强度评估方法研究。具体研究包含以下几个方面:(1)总结归纳加筋板结构极限强度研究现状,梳理此类结构的失效模式以及相关非线性回归方程理论,确定本文的研究内容以及研究方案。(2)总结大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构特点,计算并统计邮轮大跨度甲板结构的长细比,并将其与传统运输船舶进行对比,明确了大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构特性。(3)以大型邮轮上层建筑异型大跨度甲板结构为研究对象,基于畸变相似理论,设计并完成轴向与侧向组合载荷作用下的大跨度甲板结构模型试验,通过与非线性有限元仿真计算结果对比,得到了大跨度甲板结构在轴向与侧向组合载荷作用下应力变化规律与屈曲失效形式,同时验证了非线性有限元法在邮轮大跨度甲板结构极限强度计算中的有效性。(4)以实船大跨度甲板结构为研究对象,针对腹板开孔、腹板高度、支柱布置、侧向载荷以及初始变形等结构承载力影响因素,运用非线性有限元法,得到了不同因素对大跨度甲板结构极限承载力的影响。(5)根据邮轮上层建筑大跨度甲板结构长细比特征,基于大量不同尺寸的大跨度甲板结构极限强度有限元分析结果,采用了多元函数进行拟合回归,成功将传统公式推广并建立了半解析求解的经验回归公式。为大型邮轮上层建筑大跨度甲板结构设计提供依据与参考。

关键词：大型邮轮大跨度甲板极限强度强度评估经验公式

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大跨度甲板的极限强度研究及可靠性分析

大跨度甲板的极限强度研究及可靠性分析

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作者：潘曼武汉理工大学

学位级别：硕士

航空母舰、攻击舰、大型滚装船、客滚船和油船等船舶通常包含纵向贯通的大舱结构,舱室内部未布置横向围壁和支柱等支撑结构,使得舱室的顶层甲板成为大跨度甲板。大跨度甲板不仅作为运输甲板承受车辆运输、飞机起降或甲板上浪的载荷,而... 详细信息

航空母舰、攻击舰、大型滚装船、客滚船和油船等船舶通常包含纵向贯通的大舱结构,舱室内部未布置横向围壁和支柱等支撑结构,使得舱室的顶层甲板成为大跨度甲板。大跨度甲板不仅作为运输甲板承受车辆运输、飞机起降或甲板上浪的载荷,而且又作为强力甲板经受巨大的总纵载荷,其极限承载能力比常规甲板有更高的要求。此外结构的材料属性、尺寸、载荷等各种不确定因素的影响,使得基于可靠性理论的船体结构评估方法越来越得到重视。然而,当前国内外的相关船体规范针对大跨度甲板的极限强度和可靠性尚未有特定的分析指南。本文通过非线性有限元模拟和试验方法对大跨度甲板的极限强度开展分析和研究,并基于可靠性理论对大跨度甲板进行了失效概率和敏感性参数分析。确定性方法和概率方法的结合,为新型大跨度甲板结构的合理化设计提供了有意义的参考,主要的研究内容和成果包括:（1）采用板架稳定性理论和“多跨”失稳的理念,对“细长”大跨度甲板进行稳定性分析,综合屈曲强度的要求和结构重量最小的目标,确定了纵骨和强横梁最优的组合方式。针对该骨材组合,将大跨度甲板离散成加筋板,采用解析方法计算其在不同破坏模式下的压缩极限强度,其最小值即为结构的临界应力,为强度评估提供依据。（2）通过与经典试验案例的比较,总结大跨度甲板极限强度的非线性有限元模拟方法,进而分析和总结了强横梁结构型式、甲板跨度、侧向载荷、永久塑性变形和局部开口等因素对大跨度甲板极限强度的影响,确定了合理的甲板结构型式。（3）针对合理的甲板结构,制定并实施了大跨度甲板纵向极限强度研究的试验方案,包括模型设计、加载设计、试验流程及结果处理等。对比和验证有限元分析及试验的结果,得到合理的有限元及试验方法;进一步地,提出了实际甲板极限强度的预报方法,解决了相似理论不能应用于非线性问题预报的局限。（4）结合可靠性理论和有限元方法,建立大跨度甲板结构的极限状态方程,编写Fortran子程序,分别采用改进的二蒙次阶矩法法一和特卡罗计算基于甲板极限强度的可靠度指标和敏感系数;并根据不同失效概率时的局部安全因子提出了结构可靠性的校核公式,能直接计算给定载荷时结构的安全水平是否满足要求,在结构设计和工程中的具有实用价值。

关键词：大跨度甲板极限强度非线性有限元法试验研究结构可靠性

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大跨度双层甲板横向弯曲刚度和强度计算研究

大跨度双层甲板横向弯曲刚度和强度计算研究

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作者：汤雅敏上海交通大学

学位级别：硕士

船舶大型通舱结构的横向强度和刚度问题一直是结构设计和评估的重点。本文针对大跨度甲板的横向弯曲刚度和强度偏弱的特性,探讨在大跨度单层甲板之间设置适当的横、纵向围壁使其形成大跨度双层箱型甲板,以提高其横向的弯曲刚度和强度。... 详细信息

船舶大型通舱结构的横向强度和刚度问题一直是结构设计和评估的重点。本文针对大跨度甲板的横向弯曲刚度和强度偏弱的特性,探讨在大跨度单层甲板之间设置适当的横、纵向围壁使其形成大跨度双层箱型甲板,以提高其横向的弯曲刚度和强度。本文主要研究内容如下:(1)大跨度单层甲板结构设计方法研究;(2)大跨度横向围壁结构支撑作用研究及整体和局部稳定性分析;(3)基于横、纵向围壁设置的大跨度双层甲板结构设计方法研究。根据研究内容,本文中对一目标船舶大型通舱结构的大跨度甲板的横向弯曲刚度和强度进行了计算分析,提出了大跨度单层甲板和双层甲板结构设计方法,并得到以下结论:(1)大跨度单层甲板横向刚度不足,承载能力较低;(2)舱段式有限元方法得到的计算结果较为精确,交叉梁系模型、三跨梁模型计算结果与舱段模型较为接近,方案设计阶段可采用单跨梁计算模型预估结构的变形、应力范围;(3)根据强度、整体和局部稳定性条件,考虑横向围壁板厚和扶强材尺寸,提出了横向围壁板的设计方法;(4)横、纵向围壁的设置可解决大跨度单层甲板横向弯曲刚度偏弱的问题。通过对横、纵向围壁设置方案的探讨,给出了满足“衡准”的横向围壁设置优化曲线和临界间距。

关键词：大跨度甲板横向围壁稳定性横向刚度弯曲特性

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基于Workbench平台的大跨度甲板板架结构优化分析

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中国水运（下半月） 2014年第3期14卷 11-14页

作者：彭勇刚中国船级社浙江分社台州办事处浙江台州318000

文中依据一艘运行的双体客船结构的大跨度甲板,采用ANSYS-Workbench平台对大跨度甲板板架建模,加载并约束,多目标优化设置将强构件的尺寸进行一系列设定,然后计算出不同设置的结果,从中提取出最优结果。计算表明,通过优化选择出的骨材... 详细信息

文中依据一艘运行的双体客船结构的大跨度甲板,采用ANSYS-Workbench平台对大跨度甲板板架建模,加载并约束,多目标优化设置将强构件的尺寸进行一系列设定,然后计算出不同设置的结果,从中提取出最优结果。计算表明,通过优化选择出的骨材尺寸比规范设计可减少较多重量。

关键词： ANSYS-Workbench 多目标优化大跨度甲板

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