自重作用下船舶上建吊装强度分析及加强

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吊装船舶上层建筑的吊耳强度分析

吊装船舶上层建筑的吊耳强度分析

度, 为船 厂 对 吊耳 的 实 际应 用提 供 参 考 。
关键词 : 船舶; 上层建筑 ; 吊装 ; 吊耳 中 图分 类 号 : U 6 7 1 . 9 1 文献标识码 : A 文章 编 号 : 1 6 7 1 — 9 8 9 1 ( 2 0 1 5 ) 0 2 — 0 0 3 2 — 0 3
本文采用的研究对象为 1 7 6 O 0 0 D WT散货船 , 其上层建筑 自 下而上共有七层 , 总重量为 6 5 0 t 。 该上层建 筑 的整体吊装使用 D型吊耳 , 因此 D型 吊耳作为本文的研究对象 , 其结构如图 1 所示 。




, 。

’ )Leabharlann Vo1 . 1 4 No . 2
J u n . 2 01 5
吊装船舶上层建筑的吊耳强度分析
徐 月忠
( 浙 江省 海 盐 县 港航 管理 处 ,浙 江 海 盐 3 1 4 3 0 0 )

要: 文章 通 过 使 用 船 厂 理 论 计 算 法和 有 F i t J L ̄ 4 q - A N S Y S两种 方 法 , 对 比研 究 了 吊装船 舶 上 层 建 筑 的 吊耳 结 构 强
建模技术 , 提 出了几种对接触计算的简化算法 , 并进行了误差分析 , 论述了其可行性 。 [ 2 1 本文通过使用船厂理 论 计算 法和 有 限元软 件 A N S Y S两 种方 法对 比研 究 了 吊耳 的结 构强 度 , 为船 厂对 吊耳 的实 际应 用 提供 参考 。
1 吊装 的船 舶 上层建 筑概 况
0 引 言
船舶上层建筑整体 吊装是一项全新 的制造工艺 , 它能有效提高船厂的工作效率。随着船舶的预舾装率 的不断提高 , 上层建筑的尺寸和质量都在不断增大, 这对 吊装提出了更高的要求 。而在 吊装过程中, 吊耳处 是应力集 中区域 , 这对船用 吊耳 的强度就提出了更高的要求。

船舶结构强度分析与优化方法

船舶结构强度分析与优化方法

船舶结构强度分析与优化方法船舶作为一种重要的水上交通工具,其结构强度直接关系到船舶的安全性、可靠性和使用寿命。

因此,对船舶结构强度进行准确的分析和有效的优化是船舶设计和建造过程中至关重要的环节。

船舶在航行过程中会受到各种外力的作用,如静水压力、波浪载荷、货物载荷、风载荷等。

这些外力会使船舶结构产生变形和应力,如果应力超过了材料的强度极限,就会导致结构的破坏,从而引发严重的安全事故。

因此,在船舶设计阶段,就需要对船舶结构的强度进行精确的分析,以确保船舶在各种工况下都能够安全可靠地运行。

船舶结构强度分析的方法主要有两种:传统的解析方法和现代的数值方法。

传统的解析方法主要是基于材料力学和结构力学的理论,通过简化船舶结构的几何形状和载荷分布,建立数学模型,求解结构的应力和变形。

这种方法虽然简单直观,但由于其对船舶结构和载荷的简化过于严重,往往难以准确地反映船舶结构的实际受力情况,因此在现代船舶设计中已经逐渐被淘汰。

现代的数值方法主要包括有限元法、边界元法和有限差分法等。

其中,有限元法是目前船舶结构强度分析中应用最为广泛的方法。

有限元法的基本思想是将连续的船舶结构离散成有限个单元,通过对单元的分析和组合,求解整个结构的应力和变形。

这种方法可以较为准确地模拟船舶结构的复杂几何形状和载荷分布,从而得到较为精确的分析结果。

在进行船舶结构强度分析时,首先需要建立船舶结构的有限元模型。

这包括对船舶结构进行几何建模、网格划分、材料属性定义和边界条件设置等。

几何建模是将船舶结构的实际形状转化为计算机能够识别的数学模型,网格划分是将几何模型离散成有限个单元,材料属性定义是确定船舶结构所用材料的力学性能参数,边界条件设置是模拟船舶结构在实际运行过程中的约束和载荷情况。

建立好有限元模型后,就可以通过有限元分析软件进行求解。

求解的结果包括结构的应力分布、变形情况和振动特性等。

通过对这些结果的分析,可以评估船舶结构的强度是否满足设计要求。

自动化技术在船舶结构强度分析中的应用

自动化技术在船舶结构强度分析中的应用

自动化技术在船舶结构强度分析中的应用船舶作为重要的水上交通工具,其结构强度直接关系到航行的安全性和可靠性。

随着科技的不断发展,自动化技术在船舶结构强度分析中得到了广泛的应用,为船舶设计和运营提供了有力的支持。

船舶在航行过程中会受到各种载荷的作用,如静水压力、波浪载荷、货物载荷等。

这些载荷的复杂性和多样性使得船舶结构强度分析成为一项具有挑战性的任务。

传统的船舶结构强度分析方法主要依赖于手工计算和经验公式,不仅效率低下,而且准确性难以保证。

自动化技术的引入,极大地改变了这一局面。

自动化技术在船舶结构强度分析中的应用首先体现在有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)方面。

有限元分析是一种基于数值计算的方法,通过将船舶结构离散为有限个单元,建立数学模型,从而计算出结构在各种载荷下的应力、应变和位移等参数。

在自动化技术的支持下,有限元建模过程得到了极大的简化和优化。

例如,通过使用参数化建模技术,可以快速生成不同尺寸和形状的船舶结构模型,大大提高了建模效率。

同时,自动化网格划分技术能够根据结构的几何形状和受力特点,自动生成高质量的网格,提高计算精度。

除了有限元分析,自动化技术在船舶结构强度试验中也发挥着重要作用。

船舶结构强度试验是验证结构设计合理性和可靠性的重要手段。

传统的试验方法往往需要大量的人力和物力,而且试验周期长。

自动化测试系统的出现改变了这一状况。

例如,自动化应变测量系统可以实时采集结构在试验过程中的应变数据,并通过计算机进行处理和分析。

自动化加载系统能够精确控制加载力的大小和方向,实现复杂的加载工况。

这些自动化测试技术不仅提高了试验效率和精度,还降低了试验成本。

在船舶结构强度评估方面,自动化技术同样具有显著的优势。

基于大量的有限元分析结果和试验数据,利用机器学习和数据挖掘技术,可以建立船舶结构强度评估模型。

这些模型能够自动对新的船舶结构设计方案进行强度评估,快速判断其是否满足强度要求。

350t自航起重船吊臂结构强度评估及加强方案的模糊评判

350t自航起重船吊臂结构强度评估及加强方案的模糊评判

箱 型 结构 。起升 和变 幅绞 车 、回转机 构 及人字 架
布 置在 回转 平 台上 ,最 小工作 幅度 时主 钩 、副钩
在 主钩 舷外幅 度 1 5 m 时 ,双钩起 重 量 为 3 5 0 t ,
在 舷外 幅度 3 7 m 时 ,主 钩双钩 起 重量 为 1 5 0 t 。 1 有 限元 强度分析
c o mp a r i s o n me t h od a nd c o n s t r u c t i ng s a t i s f a c t o y r f u n c t i o n , t h r e e r e i nf o r c e d p l a n s f o r 3 5 0 t
di fe r e n t l o a d h a s b e e n d o ne .M e a n wh i l e b a s e d o n ba s i c t he o r y o f f u z z y c ompr e h e n s i v e
t 自 航起重臂结构的三种加强方案进行评判 ,确定出最优方案。 关键词:港 口 自 航起重船 吊臂 有 u c t u r e S t r e n g t h An a l y s i s a n d Fu z z y Ev a l ua t i o n f o r t he Re i n f o r c e d
Pl a n o f 3 5 0 t S e l f - pr o pe l l e d Sh i p’ S Cr a n e J i b
1 1
LI J i a
( 1 . S h a n g h a i J i a o t o n g Un i v e r s i t y , S h a n g h a i 2 0 0 2 4 0 C h i n a ;

船舶结构强度分析及设计优化

船舶结构强度分析及设计优化

船舶结构强度分析及设计优化船只是人类历史上的重要交通工具之一,它不仅可以通过水路连接各个地区,还可以承担货物和人员的运输任务。

但是,船只的安全性是最重要的,因此在每次设计和建造船只时,船舶结构强度分析和设计优化是非常重要的。

这篇文章旨在探讨如何进行船舶结构分析以及如何进行设计优化。

一、船舶结构强度分析在设计一艘船时,船舶结构强度是非常重要的,因为不光是船只的空间大小和灵活性需要考虑,还要考虑到船只能够在较恶劣的天气条件下安全地完成航行任务。

在进行船舶结构强度分析时,需要考虑以下因素:1. 负载情况船舶有多种不同的负载情况如:自重、船员、货物、燃料和水。

每一种负载都会增加船舶的重量,同时也会对结构强度产生影响。

因此,需根据实际负载情况进行船舶结构强度分析。

2. 力学要求在船只设计过程中,要考虑到船只能在恶劣的海洋环境中顺利航行,因此船只的结构必须能够承受气流和波浪的作用力。

船只设计时必须满足三个力学要求:剪切力、弯曲力和扭曲力。

3. 材料强度在船只设计过程中,需要考虑船只的材料强度。

通常船只在建造过程中会使用不同材料的组合,如钢铁、铝等。

因此,要进行材料强度分析,以确保船只材料本身的强度能够满足任务需求。

二、船舶设计优化进行完船舶结构强度分析后,接下来就是设计优化。

在船只设计中,只有满足以下几个方面,才能让一艘船只成为安全、高效和经济的船只:1. 减轻船只重量对于船只设计来说,重量已经是一个非常重要的方面。

因为船只的重量越轻,船员的航行成本也就越低。

船只重量的减轻可能可以通过改变船只的材料、结构和形状等方面来实现。

2. 提高航速为了让船只航行速度更快、航程更长,设计师需要在船只速度、船体设计和动力装置方面进行优化。

最终目标是提高船只的速度和性能,同时保持船只的稳定和可靠性。

3. 节油减排现在许多国家都提倡低碳环保的理念,国际海事组织为此颁布了许多关于船舶排放的法规。

因此,在船只设计过程中,需要考虑如何减少船只的能源消耗和减少对环境的影响。

船舶结构的强度分析

船舶结构的强度分析

船舶结构的强度分析船舶作为一种重要的水上交通工具,其结构的强度对船舶的安全和运行能力至关重要。

船舶结构的强度分析是对船舶结构在不同负荷情况下的性能进行评估和预测的过程,它在船舶设计、制造和运营中起着重要的作用。

一、船舶结构的强度要求船舶结构的强度要求是为了确保船舶在各种复杂的工作条件下仍能够承受各种力学载荷,并保持结构的完整性和稳定性。

船舶在航行中会受到来自波浪、风力、潮流等外部力的作用,同时还要承受自身的结构重量以及载货量的影响。

因此,船舶结构的强度分析需要考虑这些作用力,并进行综合分析。

二、船舶结构的强度分析方法船舶结构的强度分析一般通过有限元分析方法来进行。

有限元分析是一种数值分析方法,它将结构划分为许多小的有限元,通过计算每个有限元的应力和应变,并进行相应的求解和模拟,从而得到结构的强度分布和整体性能。

有限元分析方法不仅能够更真实地反映船舶结构的受力状态,还具有较高的计算精度和计算效率。

三、船舶结构的强度分析参数在船舶结构的强度分析中,有一些重要的参数需要考虑,如材料的力学性能、船舶的尺寸和形状、载荷分布以及液体和气体的影响等。

不同的船舶类型和用途,其结构的强度要求和分析参数也会有所不同。

例如,客船和货船对结构强度的要求可能不尽相同,因此在分析时需要根据实际情况进行合理的选择和设置。

四、船舶结构的强度优化在船舶结构的强度分析过程中,一般会通过一系列的试验和仿真来验证结构的强度性能,并根据结果进行优化设计。

强度优化的目标是在满足强度要求的前提下,最大程度地减少结构的重量和成本,提高船舶的运载能力和经济效益。

优化设计可以通过调整结构参数、优化材料选择和改进制造工艺等途径来实现。

五、船舶结构的强度分析的应用船舶结构的强度分析在船舶领域广泛应用,可以用于新船舶的设计和建造,也可以用于现有船舶的评估和维修。

在新船舶设计过程中,通过结构的强度分析可以评估各种设计方案的可行性,并确定适当的结构参数和材料选择。

船舶结构强度分析及优化设计

船舶结构强度分析及优化设计

船舶结构强度分析及优化设计船舶,是沉浸在海洋中的移动性建筑物,其结构强度的分析和优化设计是保证其安全性的关键。

本文将从船舶结构的发展历程、强度分析的步骤和方法、在优化设计中如何应用结构分析等方面进行探讨。

一、船舶结构的发展历程船舶结构的发展历程可以追溯到古代文明时期,中国南方古代船舶厂遗址就证明了古代船舶结构的科学性和技术精湛性。

随着人类的发展,航行时间、航行范围、航行速度等不断提高,船舶结构的强度需求也日益增加。

19世纪初期,船体主要采用木材构成,但当时的木制船只重心过高、抗风性能差、耐久性低等问题逐渐显现。

后来随着钢铁工业的发展,船舶材料演变为钢铁材料,这使得船舶的结构强度得到了极大的提高。

二、船舶结构的强度分析步骤和方法船舶结构的强度分析步骤主要包括载荷计算、结构计算和校核分析。

其中载荷计算是指对船舶在不同航行状态中的外力进行计算,如风力、水力、波浪力、排水力等等,这些外力将对船舶结构产生巨大的影响。

结构计算是指对船舶的各个部分进行计算,如船体、主机房、上层建筑等,以确定各部位的受力情况。

校核分析是指对各个部分的受力情况进行评估和比对,使其满足船级社要求的规范和标准。

在强度分析中需要考虑到船舶腐蚀、疲劳损伤、开裂以及爆炸等突发情况的处理。

船舶结构的强度分析方法主要包括有限元法、有限差分法、刚度法、试验分析法等。

在其中有限元法是目前应用较为广泛的方法之一,其基本理论是将结构分割成若干小块,利用力学原理计算其各个分块的内应力和变形情况,以达到预判属于何种应力状态、哪些部位可能会产生破坏、哪些部位应当加强等目的。

三、在优化设计中如何应用结构分析船舶的优化设计除了要符合船级社的规范以外,还需要考虑到航行稳定性、运载能力、动力性能等方面。

在结构分析中,可以通过对各个部位的分析、对各种力的分析以及应力应变的估算等一系列操作,确定不同材料的使用范围、决策载货量和速度等。

在优化设计中,还需要结合人工智能等技术,进行复杂的数据计算和分析。

吊装状态下的重吊船运动响应和结构强度分析

吊装状态下的重吊船运动响应和结构强度分析
1 1 传 递 函数 .
传 递 函数可 以视 为船 体在 单位 波 幅 的简谐 波 作 用下 的船 体 响 应 。在 简谐 波 作 用 下 , 时 间 随 变 化 的响应 函数 为
研 究 方 向 : 船 结 构 设 计 和 强 度 分 析 舰
E mals p r hp r 1 3 c m - i:u e s ie @ 6 . o
H( , )一 H R E+ i I H M;
j 型


角0 o 角 1。 5 角3 。 0 角4 。 5 角6 。 0 角7 。 5 角9 。 0 角 1 5 0。 角 1 0 2。 角 1 5 3。 角 1 0 。 5 角 1 5 6。 角 1 0 。 8

吊装状态下 的重 吊船 运动响应和结构强度分析——周清华 , 杨

R( ,, ∞ )一 A ・ E c, { l ] () R [1 o H( e ( 1
式中: A—— 遭遇 波波 幅 ; 浪 向角 ;


遭遇 频率 ;


f — 时间 ; —
H ( —— 传递 函数 , ,)

要: 针对 一艘 ?t Y 级大开 口重 吊船在 整体 吊装时的结构强度 问题 , 采用挪威船级社 的 S AM 软件 对 AS
整 船有 限元模型进行水动力 和有限元分析 , 获得该 船在 吊装状 态下 的运 动响应和 结构强度 , 吊装作业 和结 为 构设计 提供参考和依据 。 关键词 : 吊船 ; 重 运动 响应 ; 短期预报 ; 结构强度
在 不规则 波 中 响应 的统计 预报 可分 为短 期预 报和
长期 预报 _ 。 由于重 吊船 吊装 作 业 时 间 不 长 , 1 ] 且
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前 期计 算分 别在 F 3 R 6 R 9左 右 舷对 称布 置 了共 R1 、F 2 、F 3
6组 吊耳 。吊耳 下方 延伸 整条 钢板 焊 接在 上层 建 筑 的围壁 内 ,
以实现载荷在结构 内的连续传递 。分别在主 吊点设置多点约
束 ( C)实现 6组 吊耳 处起 吊力 的施 加 ,见 图 2 MP 。载荷 的 总 和大 小为 整个 上 层建 筑 的 自重 对 A 甲板 板 下 围壁下 端进 行 6个 自由度 约束 。
材料 许 用应 力 ,为 确 保局 部 强度 ,吊装 时 必须 要进 行 加强 。 可采 用 增加 板厚 的 方法 达到 加强 目的 。
( )变 形分 析 2 上 层建 筑可 看 做 带有 扶 强材 的薄 壁 结构 组 合而 成 。 吊装 过程 中 由于 板 材变 形 将对 其 中预 舾装 件 如 管路 、 支架 等造 成
大 型化 的提 升及 预 舾装 率 的提 高 ,上 建 尺寸 和重 量 都 不断 增 加 ,大 型及 超大 型 上建 的 吊装 变 形和 强 度控 制成 为 研 究 的重
点Hale Waihona Puke 二 、上 层建 筑基 本情 况 及有 限 元模型
1 上层 建 筑基本 情 况 .
该上 层建 筑 由六 层 甲板 构 成 。自下而 上分 别为 A 、 、B C、
D 甲板 ,驾驶 甲板 和 罗经 甲板 ,均 为横 骨 架型 式 。整个 上建
总体尺 寸 :长 度 2 .2 ( R1 - F 3 ) 13 m F 3 R 9 ,宽 度 3 .6 , 75 m 总高 度 1 .m 。根 据船 舶 生产设 计 资料 利 用 T io 72 r n软 件计 b 算 得 出 上 建 结 构 总 重 量 4 03 8 .t, 重 心 纵 向 坐 标
X =FR29+226。
图 1 上层 建筑 有 限元模 型
2 有 限元 模 型
选 择 F 3处 A 甲板 板面 作 为模 型原 点 ,x z 正 向分 R1 y轴
别 指 向船首 、左 舷 及上 方 。 型 均采 用 四节 点 四边形 板单 元 。 模
将 横梁 、扶 强材 等小 骨 材 的截 面面 积折 算 成 等效 厚度 加 到相

要 :文 中介 绍 了某 1 万 吨级 大型 散 货船 上层 建筑 整体 吊装 的有 限元强 度分 析 。根 据 既定 吊点 方案 ,在 上建 吊 0
离地 面 H仅 考 虑 白重作 用 下 的结构 应 力及 变形 情 况 , 由分 析结 果 找到 受力 薄弱 环 节 ,并对 薄弱 环 节提 出了 吊装 临时 寸 加 强方 案及 其效 果 分析 。本文 研究 结果 对 实 际船 舶上 层建 筑整 体 吊装 时 的 吊装 方 案设 计及 吊装 强 度分 析具 有较 强 的 指导 和借 鉴 意义 。 关键 词 :上 层建 筑 ;吊装 ;强度 及变 形分 析 ;有 限元
三 、分 析结 果 及加 强
1 结 果 输 出
图 2 M C模 型 P
考虑 起 吊过 程 中上 层建 筑 缓慢 吊离地 面 。此 时 忽 略起 吊 加速 度 ,可 认为 吊索受 到 的总 载荷 等于 上建 重力 。输 出上 层
建 筑 结构 变形 云 图、 应力 云 图 。
收 稿 日期 :2O11 04— — 08 作 者简 介 :张 晓君 (9 2 ) 1 7 一 ,女 ,浙 江 海洋 学 院船舶 与 建筑 工程 学 院 ,副教 授 ,研究 方 向为船 舶 设计 及建 造技 术 。
王 晶辉 (9 8 ) 1 8 一 ,男 ,浙 江 海洋 学 院船舶 与 建筑 工程 学 院 。
基 金项 目 浙江 海洋 学 院计 划项 目 “ 超大 型船 舶 上层 建筑 整体 吊装 关 键技 术攻 关” 。
第 6期
张 晓君等 : 自重 作用 下船 舶 上建 吊装 强度 分析 及 加强
应 板 上 ,以简 化建 模 同时保 证 强度 等效 。
设 置有 限元模 型 的材料 参 数 ,弹性 模量 E 20 l P , = .e a 1
泊 松 比v 0 3 = .。
3 边 界条 件及 栽荷
考 虑 单个 吊机 吊装 工况 。由上 建尺 寸决 定 主钩 和 副钩 必
须 同时使 用 ,即主 吊点 2个 。 为 保证 起 吊中上 层建 筑 整体 受 力平 衡 ,减 小变 形 ,根 据
第 1 卷 第 6期 1
21 0 1年
中 国


V I1 o . 1
J e un
No 6 . 2 1 01
6月
自重作用下船舶上建 吊装强度分析及加强
张 晓 君 ,王 晶辉
( 淅江 海 洋- 院 船舶 与建 筑工 程 学院 ,浙 江 舟 山 3 04) 9 1 0 6
图 3 吊装 时上 层建 筑 结构 变形 云 图 (
n20 2 0’ } D 21 1 枞 Ⅶn ¨ … ’
很大 影 响 ,使 预舾 装 构件 变 形甚 至 断裂 。一 般 而 言 ,线性 位
移量 超 过 1 c 时 ,对预 舾装 的影 响就很 难得 到 校正 。因此 0m
中图分 类号 :U 7 . 6 14
前 言
文 献标 识码 :A
文 章编 号 :10 —9 3 (0 1 60 1- 2 0 67 7 2 1 )0 —2 80


上 层建 筑整 体 吊装 能 够有 效 提高 生 产效 率 、缩 短造 船 周 期 ,受 到船 厂 的普 遍重 视 。随着 船厂 设 施现 代化 、船 舶产 品
发现 :
2 1 9
① 结构 的高应 力 主要 出现在 门窗开 孔 角隅 附 近、 纵横 强 构件 间断处 和悬 臂构 件 的根 部 , 别 是 吊码焊 接 的局 部位 置 。 特 甲板 应 力最 大处 在 F 3 P /4的 吊码 附 近局 部 区域 。 R1 ,L 4 一 ② F 3 P /4吊码 附近 局部 区域 的最 大 应力 超过 了 Rl ,L 4 一
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