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超大型集装箱船绑扎桥强度分析及总组工艺优化研究

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超大型集装箱船绑扎桥强度分析及总组工艺优化研究

作者：孙泽仁江苏科技大学

学位级别：硕士

自2020年新冠疫情爆发以来,全球经济和贸易格局发生了深刻变化,航运尤其是集运市场空前繁荣,许多航线出现一箱难求的情况,同时由于巴拿马运河拓宽、主要港口装卸自动化率大幅提升等因素影响,12000TEU以上的超大型集装箱船越来越受到航... 详细信息

自2020年新冠疫情爆发以来,全球经济和贸易格局发生了深刻变化,航运尤其是集运市场空前繁荣,许多航线出现一箱难求的情况,同时由于巴拿马运河拓宽、主要港口装卸自动化率大幅提升等因素影响,12000TEU以上的超大型集装箱船越来越受到航运市场的青睐,其低廉的单位造价和单位运价相较中小型集装箱船优势明显,超大型集装箱船成为新造船市场的热点。随着集装箱船大型化,集装箱船需相应地采用高层绑扎桥,在超大型集装箱船的众多设备中,绑扎桥结构重量在空船重量占比较多,由此可见大型绑扎桥的设计和建造是超大型集装箱难点和重点之一,因此对其设计做进一步的探索和研究意义重大。本文以国内某船企承接的23000TEU集装箱船绑扎桥为研究对象,借助结构力学知识,通过有限元方法,探索超大型集装箱船多层大型绑扎桥的结构设计及总组工艺问题,研究内容主要包括:(1)对比两种绑扎桥结构设计方案:全A字形框架(方案一)和非全A字形框架结构(方案二),根据有限元分析结果及重量估算,确定选择较优的全A字形框架结构绑扎桥(方案一)作为后续工作的依据;(2)基于全A字形框架设计方案,对典型的绑扎桥,包括平台甲板、主体斜撑、立柱和平台间结构等,通过设计多种补强方案,根据强度分析结果,得到了较优的补强结构,以实现减轻结构重量目标;对特殊位置的绑扎桥,通过分析其所承受的载荷情况,不仅依据强度分析结果选择了较优的补强方案,还对其进行了振动分析,以验证是否满足要求;(3)在对23000TEU绑扎桥卧式和立式总组分析的基础上,结合场地资源配置等情况确定采用立式总组方式,并以10片绑扎桥作为一组进行总组,同时对该总组方式进行了胎架、防倾工装和紧固装置设计以保证绑扎桥的结构精度。(4)根据绑扎桥各分段实际吊运方案,首先,对指定的左侧分段及中间分段卧式起吊方案进行了优选;其次,对中间分段直立吊装模型选择四种不同约束方案进行分析,根据最大结构应力和变形结果,确定合理可靠的约束形式;最后,对总组搭载直立吊装的两种方案(4吊点、8吊点)进行强度分析,确定8吊点方案为最终选择方案,为建造提供更优的吊装方案。本文的研究成果为后续国内超大型集装箱船绑扎桥结构自主设计、总组方案研究提供了指导。

关键词：超大型集装箱船绑扎桥结构设计吊装有限元分析

基于改进梯度提升决策树-蒙特卡罗法的超大型集装箱船绑扎桥可靠性分析

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中国舰船研究 2020年第2期15卷 63-69页

作者：李放王德禹上海交通大学海洋工程国家重点实验室上海200240 高新船舶与深海开发装备协同创新中心上海200240

[目的]对超大型集装箱船绑扎桥结构而言,复杂的设计结构和恶劣的载荷环境对其可靠性提出了更高的要求。针对大型船舶结构可靠性分析时计算效率低、计算精度差等问题,提出基于改进梯度提升决策树—蒙特卡罗(GBDT-MC)方法。[方法]首先,通... 详细信息

[目的]对超大型集装箱船绑扎桥结构而言,复杂的设计结构和恶劣的载荷环境对其可靠性提出了更高的要求。针对大型船舶结构可靠性分析时计算效率低、计算精度差等问题,提出基于改进梯度提升决策树—蒙特卡罗(GBDT-MC)方法。[方法]首先,通过Python库建立改进梯度提升决策树(GBDT)的近似模型,根据实验生成较少的样本点,并筛选位于失效面附近的样本点;接着,运用SMOTE算法合成新的样本点并参与有限元计算,进而结合原有的样本点形成训练集;然后,采用已训练的近似模型预测蒙特卡罗(MC)方法所产生的样本点信息,完成结构的可靠性分析;最后,运用算例验证改进GBDT-MC方法的可行性和准确性,并将其应用于超大型集装箱船绑扎桥结构的可靠性分析。[结果]计算结果表明:案例中超大型集装箱船绑扎桥在静态绑扎力作用下的失效概率误差为3.5%,改进GBDT-MC方法的计算耗时为2.55 h,而MC方法则需要416.7 h,可见在允许的计算误差范围内,改进GBDT-MC方法可以大为缩减可靠性分析的计算时间。[结论]改进GBDT-MC方法能显著提高计算精度并缩短计算时间,可为结构可靠性的优化设计提供支持。

关键词：绑扎桥可靠性分析 SMOTE算法梯度提升决策树蒙特卡罗方法

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大型集装箱船绑扎桥快速搭载的关键技术研究

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第8期 149-152页

作者：郭畅扬州中远海运重工有限公司江苏扬州225200

大型集装箱船作为当下的主流船型之一,其主船体建造趋于成熟,但大型集装箱船内部部分零件的建造还有待提升,如,铁舾件的建造工艺还有待完善。在大型集装箱绑扎桥的搭建设计中,应充分考虑其搭建特点,运用与之相符的工艺特性,重点把握精... 详细信息

大型集装箱船作为当下的主流船型之一,其主船体建造趋于成熟,但大型集装箱船内部部分零件的建造还有待提升,如,铁舾件的建造工艺还有待完善。在大型集装箱绑扎桥的搭建设计中,应充分考虑其搭建特点,运用与之相符的工艺特性,重点把握精度控制,围绕OTS技术开展技术创型,使绑扎桥可快速搭载,为企业带来更多的经济效益。

关键词：大型集装箱船绑扎桥快速搭载技术研究

基于CATIA二次开发的绑扎桥SFD结构自动建模

维普期刊数据库评论

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基于CATIA二次开发的绑扎桥SFD结构自动建模

2022年数字化造船学术交流会议

作者：邹梦瑶蒋志伟高勋海羌燕徐思豪中国船舶及海洋工程设计研究院

为了能够在CATIA V6平台中快速创建绑扎桥SFD(Structure Function Design)结构模型,从而为绑扎桥有限元仿真分析和重量重心计算提供参考模型,对基于CATIA二次开发的绑扎桥SFD结构自动建模技术进行研究。通过对基于自定义特征(User Defin... 详细信息

为了能够在CATIA V6平台中快速创建绑扎桥SFD(Structure Function Design)结构模型,从而为绑扎桥有限元仿真分析和重量重心计算提供参考模型,对基于CATIA二次开发的绑扎桥SFD结构自动建模技术进行研究。通过对基于自定义特征(User Defined Feature,UDF)创建的结构骨架模型进行分析,结合CATIA创建SFD构件原生功能,提出了具体的自动建模流程。通过运用相关接口,开发了绑扎桥SFD结构自动建模程序。以16000TEU大型集装箱船绑扎桥为例,验证了该方法的有效性并且提高了设计效率。

关键词： CATIA 二次开发绑扎桥 SFD 自动建模

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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大型集装箱船绑扎桥改装工艺

中国修船 2022年第2期35卷 1-3页

作者：钟伟怀刘欢张春永广州文冲船舶修造有限公司广东广州511462

文章对大型集装箱船绑扎桥升级改造,拆除原舱口围的3层绑扎桥,新做5层的绑扎桥,对新增改造绑扎桥进行结构分析,提出有效的码头吊装绑扎桥工艺。对预制绑扎桥分段提出要求,要求分段预制精度偏差±3 mm内。通过测量船舶纵向斜度及分段定... 详细信息

文章对大型集装箱船绑扎桥升级改造,拆除原舱口围的3层绑扎桥,新做5层的绑扎桥,对新增改造绑扎桥进行结构分析,提出有效的码头吊装绑扎桥工艺。对预制绑扎桥分段提出要求,要求分段预制精度偏差±3 mm内。通过测量船舶纵向斜度及分段定位工装,在码头吊装新绑扎桥结构,定位精度、垂直度满足绑扎桥安装要求,最终完成了绑扎桥改装任务。

关键词：绑扎桥精度纵向斜度吊装

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超大型集装箱船绑扎桥数值模拟及结构优化

船舶工程 2019年第1期41卷 34-39页

作者：曾骥袁博周瑞佳麦松彦上海海事大学海洋工程技术研究中心上海201306

对21 000 TEU超大型集装箱船绑扎桥进行数值模拟,基于规范校核其强度和刚度,计算结果满足规范要求。归纳极端工况下结构中的高应力区域,并给出相应的结构设计优化建议。通过大量模型计算不同剪力墙布置型式下绑扎桥的横向刚度,结果表明... 详细信息

对21 000 TEU超大型集装箱船绑扎桥进行数值模拟,基于规范校核其强度和刚度,计算结果满足规范要求。归纳极端工况下结构中的高应力区域,并给出相应的结构设计优化建议。通过大量模型计算不同剪力墙布置型式下绑扎桥的横向刚度,结果表明,当剪力墙为5片集中型布置时,绑扎桥的刚度和经济性达到最佳。相关计算及分析结论可供绑扎桥的初步设计使用。

关键词：超大型集装箱船绑扎桥数值模拟结构优化剪力墙

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基于CATIA V6的绑扎桥三维设计方法

船舶工程 2020年第11期42卷 34-37,105页

作者：徐思豪汤霄扬中国船舶及海洋工程设计研究院上海200011

集装箱船逐步大型化的趋势,提高了绑扎桥的设计要求。文章基于CATIA V6软件平台,提出了一套绑扎桥三维设计方法。综合考虑了绑扎桥的实际设计需求以及三维模型化的技术难点,通过利用参数化定义、EKL二次开发手段以及CATIAV6中的片体模... 详细信息

集装箱船逐步大型化的趋势,提高了绑扎桥的设计要求。文章基于CATIA V6软件平台,提出了一套绑扎桥三维设计方法。综合考虑了绑扎桥的实际设计需求以及三维模型化的技术难点,通过利用参数化定义、EKL二次开发手段以及CATIAV6中的片体模型转实体模型、片体模型转FEM模型等强大的原生功能,有效解决了快速建模、CAD/CAE一体化、BOM数据与出图信息集成等一系列难题,充分利用三维技术减少了设计流程中的信息孤岛现象,基于高度集成的参数化模型来提高设计响应速度与准确性,并通过实践案例予验证分析了该方法的工程实用价值。

关键词： CATIA V6软件绑扎桥三维设计知识工程

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大型集装箱船绑扎桥结构优化设计

船舶工程 2020年第8期42卷 39-43页

作者：万忠冯奕媛王佳颖沪东中华造船(集团)有限公司上海200129 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240

为有效降低大型集装箱船的空船重量,针对绑扎桥结构轻量化设计进行研究。以某15000 TEU集装箱船为研究对象,根据船级社规范要求针对结构设计方案进行有限元计算分析,依次从剪力墙布置、立柱设置和局部尺寸优化等3个层次对原始方案进行... 详细信息

为有效降低大型集装箱船的空船重量,针对绑扎桥结构轻量化设计进行研究。以某15000 TEU集装箱船为研究对象,根据船级社规范要求针对结构设计方案进行有限元计算分析,依次从剪力墙布置、立柱设置和局部尺寸优化等3个层次对原始方案进行优化设计。研究结果表明,优化方案在满足船级社规范要求、保证堆重指标的同时有效降低了绑扎桥的结构重量。文章的设计思路和优化方法可为今后大型集装箱船绑扎桥的结构设计提供一定参考。

关键词：集装箱船绑扎桥轻量化设计

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集装箱船绑扎桥结构计算规范对比分析

船海工程 2019年第4期48卷 8-11页

作者：冯奕媛万忠沪东中华造船(集团)有限公司

以某14 500 TEU集装箱船绑扎桥为研究对象,按相关规范要求进行结构计算并对比结果,分析不同规范对绑扎桥结构设计的影响。结果表明,各规范在有限元模型和设计载荷方面要求差异较大;LR、DNV GL、CCS和BV规范对绑扎桥结构强度和刚度要求大... 详细信息

以某14 500 TEU集装箱船绑扎桥为研究对象,按相关规范要求进行结构计算并对比结果,分析不同规范对绑扎桥结构设计的影响。结果表明,各规范在有限元模型和设计载荷方面要求差异较大;LR、DNV GL、CCS和BV规范对绑扎桥结构强度和刚度要求大于GL规范;有限元模型范围和边界条件对绑扎桥结构计算结果影响较大,在进行绑扎桥结构计算时应考虑船体对绑扎桥的实际支撑刚度。

关键词：大型集装箱船绑扎桥规范有限元