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船舶工程 2024年第S1期 432-440页

作者：刘楚豪刘昆刘赫崴彭正梁梅宏元江苏科技大学船舶与海洋工程学院华中科技大学船舶与海洋工程学院中国舰船研究设计中心中国舰船研究设计中心上海分部

为研究落锤碰撞冲击下船体板架的动态力学性能，针对2类桁材间距的板架结构设计开展不同撞击速度下碰撞冲击试验。与此同时，为准确开展碰撞问题的数值仿真，进行了不同应变率下的材料静、动态拉伸试验，拟合得到船用高强钢的Cowper-Sym... 详细信息

为研究落锤碰撞冲击下船体板架的动态力学性能，针对2类桁材间距的板架结构设计开展不同撞击速度下碰撞冲击试验。与此同时，为准确开展碰撞问题的数值仿真，进行了不同应变率下的材料静、动态拉伸试验，拟合得到船用高强钢的Cowper-Symonds模型参数并作为仿真输入，得到的落锤仿真结果与试验吻合较好。结果表明，减小桁材间距可有效增加结构刚度，降低最大撞深，但会产生较大的破口。在此基础上，系统分析讨论了桁材间距、锤头宽度对板架动态响应的影响，并给出了较优的桁材间距与锤头宽度之间的比例范围。研究结果对船体结构设计与船舶耐撞性评估具有一定指导意义。

关键词：船舶碰撞船体板架结构动态力学性能碰撞模型试验数值仿真

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船体空间板架结构中弹性波波形转换分析方法研究

船体空间板架结构中弹性波波形转换分析方法研究

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作者：陈博鑫哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

船体结构是由大量空间板架耦合而成的复杂空间结构,其中包括甲板、舱壁、舷侧外板和双层底板架等。船体设备产生的激励以弹性波的形式在船体空间板架结构中传播,引起船体结构的动力响应,最终转化为水下辐射噪声,影响舰船的正常工作与运... 详细信息

船体结构是由大量空间板架耦合而成的复杂空间结构,其中包括甲板、舱壁、舷侧外板和双层底板架等。船体设备产生的激励以弹性波的形式在船体空间板架结构中传播,引起船体结构的动力响应,最终转化为水下辐射噪声,影响舰船的正常工作与运行。本文以水面舰船减振降噪问题为背景,针对船体结构中典型空间板架结构,研究弹性波在船体空间板架结构中传递和转换特性。分析船舶结构中振动能量的传递机理,对舰船结构动力学特性评估与优化设计提出意见。本文的主要研究内容如下。首先本文通过基于谱单元方法的波动分析方法,运用模态等效方法将船体空间板架结构等效为梁结构模型来讨论,并采用弹性波的波幅传递系数和能量密度来表征耦合点处的波形转换现象,以获得船体空间板架结构中弹性波的波形转换特性和规律。然后针对某型舰船船舯的底部-舱壁-甲板空间板架结构和尾部机舱的底部-舷侧-甲板空间板架结构、舷侧-甲板-舷侧空间板架结构,将其分别等效为正交连接U型耦合梁、带角度U型耦合梁、带角度Y型耦合梁,开展弹性波传递特性研究。当船体结构一端受简谐轴向力与垂向力载荷激励下,分析等效模型中的弹性波能量密度,计算模型中弹性波能量传递系数,进而得到入射纵波和弯曲波在船体空间板架结构中的波形转换特性以及在耦合点处的波形转换规律。以耦合板架结构中有限长板架结构为研究对象,分析当改变船体板架结构物理参数如阻尼系数、板架结构间耦合角度、以及板架结构的长度、厚度、密度时对弹性波传递特性的变化,得到舱壁、舷侧、甲板板架物理参数对弹性波传递的影响。最后开展舱段模型波形转换验证试验,针对实际舰船机舱舱段结构,建立舰船典型舱段缩比模型。计算舱段各板架固有频率,使用传感器测量舰船典型舱段缩比模型的各测点处的振动加速度,计算各板架结构的弯曲波能量密度,得到各板架之间弯曲波能量传递系数,验证了基于谱单元法求解船体空间板架结构中弹性波波形转换特性分析方法的准确性。

关键词：舰船结构船体板架结构弹性波谱单元法波形转换结构动力学

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基于自我学习数据库的船舶板架结构焊接变形预报研究

基于自我学习数据库的船舶板架结构焊接变形预报研究

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作者：宋育泽上海海洋大学

学位级别：硕士

船舶制造作为我国重工业的重要组成部分,对国家大力发展海洋事业,建设海洋强国具有重要意义。焊接作为主要的连接技术应用在船舶的建设过程中,但由于焊接过程中温度的急剧变化和不均匀的残余应力分布,将导致船体结构产生不同类型的焊接... 详细信息

船舶制造作为我国重工业的重要组成部分,对国家大力发展海洋事业,建设海洋强国具有重要意义。焊接作为主要的连接技术应用在船舶的建设过程中,但由于焊接过程中温度的急剧变化和不均匀的残余应力分布,将导致船体结构产生不同类型的焊接变形,这不仅影响装配精度,甚至影响结构强度和全船的可靠性。如果能在船舶设计阶段快速、准确地预测出结构的焊接变形分布,将为船舶的设计优化和选择相应的焊接矫正措施提供依据,从而为船舶制造企业把握施工建造周期和进行生产资源的合理化分配提供保障。本文通过船厂现场调研及测量,基于热-弹-塑性有限元法、固有变形法和数据库的应用提出了基于自我学习数据库的船舶板架结构焊接变形预报方法。通过选取船体的甲板支撑盒、厚板加筋板和大型板架结构作为研究对象,进行焊接变形预报研究,将预测与实际测量结果相对比,验证了本文预报方法的精度和适用性;为了控制不同结构的焊接变形,分别研究了火焰加热和优化焊接顺序的方法对结构焊接变形的控制矫直效果。此外,针对拥有大量焊缝结构的焊接变形控制问题,采用拉丁超立方抽样方法进行焊缝样本的顺序排列,开展了不同焊接顺序对焊接变形影响的研究。具体的研究成果如下:(1)对焊接仿真所涉及的传热学基本原理、温度场计算原理、固有变形法基本原理、几何非线性理论、数据库插值原理等进行机理探讨,提出了基于自我学习数据库的船舶板架结构焊接变形预报方法。(2)阐述了包含关键焊接参数和焊缝固有变形量的自我学习数据库建立理念,对热-弹-塑性样本点和经验实测样本点的获取方法进行实例展示,提出了符合船厂实际焊接工艺的自我学习数据库创建方法。(3)以某多功能船典型的甲板支撑盒和厚板加筋板为研究对象,开展了厚板多道焊工艺的焊接变形预报研究。结果表明,数值预测与现场实测结果拟合良好,预测精度可达20%以内,验证了预报方法的可行性;并发现横向弯曲变形是影响甲板支撑盒和厚板加筋板结构焊装精度的主要因素;为了缓解结构的焊接变形,分别研究了火焰加热和优化焊接顺序的方法对甲板支撑盒和加筋板结构的焊接变形矫正效果,两种方法可以有效缓解结构的焊接变形至原变形的20%和89.6%。(4)以某舱段的大型板架结构为研究对象。计算了该结构大组立焊装过程中的焊接变形,计算值与实际现场测量变形结果基本吻合,误差最大值小于4 mm且在20%误差范围内,预测精度满足船厂对于大型板架结构的要求。然后,基于拉丁超立方抽样方法创建拥有大量焊缝结构的焊接顺序样本,对5种具有代表性的焊接工序进行了焊接变形预测,结果表明考虑加筋板焊接的情况下,优化焊接工序可使板架结构的变形最大降低11.2%。综上所述,本文通过对典型船用板架结构的焊接变形预报方法研究,建立了基于船厂制造工艺的自我学习数据库的船舶板架结构焊接变形预报方法;掌握了三种典型船体结构的焊接变形分布规律,为船厂在设计阶段把握船体结构的焊接变形分布、开展相应的焊接顺序优化和确定焊接补偿量提供技术支持,从而提升船厂的造船精度和产品竞争力。

关键词：固有变形法自我学习数据库优化焊接顺序焊接变形预测船体板架结构

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碰撞载荷下的V形波纹板结构的有限元损伤响应分析

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交通科技与管理 2023年第16期 105-107页

作者：夏雁生安徽省淮河船舶检验局

为了研究落锤碰撞冲击下船体板架的动态力学性能，文章对船体结构材料性能进行不同应变率下的材料静、动态拉伸试验，拟合得到船用钢的Cowper-Symonds模型参数并作为仿真输入，并针对V形波纹板进行碰撞有限元仿真分析，对V形波纹板的损... 详细信息

为了研究落锤碰撞冲击下船体板架的动态力学性能，文章对船体结构材料性能进行不同应变率下的材料静、动态拉伸试验，拟合得到船用钢的Cowper-Symonds模型参数并作为仿真输入，并针对V形波纹板进行碰撞有限元仿真分析，对V形波纹板的损伤变形、单元变形模式、能量耗散以及碰撞载荷进行研究。研究结果对船体结构设计与船舶耐撞性评估具有一定指导意义。

关键词：船舶碰撞船体板架结构动态力学性能数值仿真

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碰撞载荷下的Ⅰ型波纹板结构的有限元损伤响应分析

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中国水运（下半月） 2023年第4期23卷 49-50,148页

作者：李根安徽省淮河船舶检验局安徽蚌埠233000

为了满足船舶碰撞性能的要求,开展钢质波纹板在碰撞载荷作用下的动态力学性能具有重要意义。文中首先对波纹型船体板碰撞变形模式及解析进行分析然后以Ⅰ型钢质波纹板为研究对象,对其进行有限元建模并进行有限元分析,主要考虑Ⅰ型波纹... 详细信息

为了满足船舶碰撞性能的要求,开展钢质波纹板在碰撞载荷作用下的动态力学性能具有重要意义。文中首先对波纹型船体板碰撞变形模式及解析进行分析然后以Ⅰ型钢质波纹板为研究对象,对其进行有限元建模并进行有限元分析,主要考虑Ⅰ型波纹板的损伤变形、单元变形模式、能量耗散以及碰撞载荷。研究结果对船体结构设计与船舶耐撞性评估具有一定指导意义。

关键词：船舶碰撞船体板架结构动态力学性能数值仿真

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