船舶上层建筑整体吊装强度有限元分析
双体起重工作船总强度有限元分析
本模 型 坐标 系为 ： 坐标 系统 的原 点 取 在船 体 中 心线 与基线 相 交处 。ｘ轴 指 向船 首 为 正 ； Ｙ轴 由原
点 指 向左舷 为 正 ； Ｚ轴垂直 向上 为正 。
第 ３期
张
彬： 双体起重工作船 总强度有 限元分 析
等均 采用 二维 ３ ４节 点壳单 元模 拟 ， 他纵 骨 、 强 、 其 加
双体交通艇 总强度进行 了有 限元分析 ， Ｊ管义锋 、 黄涣青 、 谷家扬等 根据 《 海上 高速船人级 与建造
规 范 （０５ 》 沿 海 航 区 的 ２ ． 双 体 铝合 金 高 ２０ ） 对 ７ ６ｍ 速 客船 强度进 行 了分 析 ， 据 计 算结 果 对 船 体 的结 根 构 设计 提 出了合理 建议 。
图 ４ 有 限元模 型板厚分布 图
Ｍ， １．２ ￣ ＝ ９６ Ｃ
芝
６
２ ２ 边界条 件及 载荷 施加 ．
式 中 ： 为 横 向扭 矩 ，Ｎ ・ｎ； 。为水 线 面 修 正 系 肘 ｋ ａＣ 数， “ 按 规范 ” 中表 １ ．． ． 定 ；、 分 别 为双 体 ４６ ２３确 ６ｂ 船 片体 宽度 和 连 接 桥 宽 度 ， ｂ＝８ ６ｍ，， ４ｍ； ． ６ ＝２ ｄ
强度计 算 中发现 ， 尾部 上层 建筑 对于 强度影 响很 大 。
由于 强度需 要 ， 层 建 筑 的 部分 区 域 板 厚 从 ４ ｍｍ 上 增 厚 到 了 ６ｍｍ。
分析应 力结 果 汇 总见 表 １ 。表 中 ： 为 板 单元 中面
相 当应力 ； 为板单元 与 板格 长 边 和短 边 平行 方 向 的表 面力 ； 为表 示板 或 梁 构件 剪 应 力 。７ ０ｔ 体 ０ 双 起重 工作 船整体 变 形如 图 ５ 图 ６所 示 。 、
浅谈81.6k散货船上建吊装方案及有限元计算
基础科技船舶物资与市场 30 引言为了化解上建整体吊装的风险，需要不断进行研究，对上建结构进行优化，确保上建总段本身结构强度满足整体吊装要求。
然后通过对上建总段的重量重心计算，按照吊车的起吊方式及钩头形式，设计吊点。
结构设计完成，吊点设计完成，最后用有限元计算，确保上建总段在理论计算满足吊装要求，然后根据适当的加放吊装安全系数，继续优化上建结构及吊点位置，直至满足上建总段整体吊装要求。
81.6K 散货船上建总段90A 吊装成功，验证了上建总段吊装的合理性和安全性，为后续散货船上建吊装奠定坚实的基础。
1 成果简介我司建造的81.6K 散货船是系列船，已成功交付一条，上建整体吊装得到船东船检的高度认可，说明上建整体吊装吊点加强方案及有限元计算正确，确保了上建整体吊装的安全性和可行性，为后续船上建整体吊装设计提供理论依据。
该船总长229 m ，型宽32.26 m ，型深20.05 m ，服务航速14.3 kn ，续航力可达25000 nmile ，船员额定25人。
其中上建90A 总段包含11个分段，共6层，高度为17.9 m （不含雷达桅）。
2 主要设计创新2.1 上建整体吊装的定义散货船上建整体吊装，是将整个上层建筑作为一个整体或者数个总段，在船台总组场地预先进行总组和预舾装，火工和整体油漆，以整体起吊、移运至船上（在船台或者码头）安装的一种工艺吊装方案。
上建整体吊装参数应包含：吊装总段的受力计算（包含结构重量、重心、结构强度、预舾装件重量、重心等），吊点位置的确定，吊装钢丝绳长度的确定，浅谈81.6K 散货船上建吊装方案及有限元计算熊元元（舟山中远海运重工有限公司，浙江 舟山 316131）摘 要 ：散货船上层建筑分为上建和烟囱，为了提高船台周期，上建和烟囱都是先总组再吊装。
特别是上建总组后的吊装极为重要。
因为上建层次多、尺寸大、结构弱、钢板薄、重量大，设计吊装时要全部考虑到位。
上建总段吊装安全要放在首位，吊装后产生的变形要保证精度可控，因此上建的吊装方案设计极为重要。
28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析
28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析本文将针对一艘28000 t多用途船的首楼加强结构进行有限元强度分析。
首先，介绍该船的基本情况和首楼结构设计方案，然后，给出有限元模型和边界条件。
接着，进行计算，并分析其结果。
最后，提出一些建议和结论。
一、船舶基本情况该船为中国造船集团公司设计研究院设计，船长度为190.00m，船宽为32.26m，型深为18.10m，设计总吨位为28000t。
该船为多用途船，可用于散货运输、集装箱运输、油船等不同类型的货物运输。
首楼位于船头部分，是船体结构中较为重要的部分，需要进行加强以达到防护和支撑作用。
二、首楼结构设计方案为了提高首楼强度和稳定性，在船体设计中需要对首楼进行加强。
首先，在原有首楼结构基础上加装侧板，提高侧部强度；其次，加装绞刀柱和纵梁，提高纵向支撑能力；再次，加固首楼底板，增加底部强度。
三、有限元模型和边界条件在进行有限元分析前，需要建立一个精细的有限元模型。
首先，对整个船体进行数值化建模，包括船体的各个结构部分。
然后，按照首楼加强结构设计方案，对首楼部分进行加固，建立新的有限元模型。
接着，需要确定边界条件。
在进行有限元计算时，需要确定边界条件，以便进行一个完整的力学分析。
由于首楼位于船体的前部，处于海浪和风浪影响较大的区域，需要考虑风浪载荷的影响。
同时，还需要考虑船体的移动和弯曲等因素。
四、计算与分析在确定有限元模型和边界条件后，进行了有限元计算和强度分析。
在计算过程中，考虑了船体在不同风浪条件下的载荷，进行了强度分析和振动分析。
根据计算结果可以得出：首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。
在不同风浪条件下，首楼结构都有足够的强度和稳定性，能够保证船舶在航行时的安全性和稳定性。
五、建议和结论针对以上计算和分析结果，提出如下建议和结论：(1) 首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。
(2) 在进行船体设计时，需要综合考虑船舶的航行条件和使用要求，以便确定最佳的结构设计方案。
船舶结构有限元分析
船舶结构有限元分析谢㊀凯摘㊀要：从比较经典的优化设计方法，到启发式优化设计方法，再到现代代理模型的优化设计方法，虽然都在一定程度上优化了船舶结构，但是在使用过程中也都存在着一些问题，这便促进了船舶结构由规范的方法逐渐开始向着有限元解决方向发展，进而使得整船结构的优化设计成为可能，而为了更好地实现船舶结构有限元模型中开孔和船舶结构的快速建模，并针对有限网格的局限区域细化设计方案，文章主要基于现阶段的船舶结构设计平台，对有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用和船舶结构有限元模型数据计算生成进行了详细的介绍，希望能够通过介绍在一定程度上减轻审图验船人员的劳动，提高审图效率㊂关键词：船舶；结构；有限元分析㊀㊀一㊁有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用介绍船上有大量纵横交错的构件，必然会存在着众多构件相贯切口，所以需要对有限元在船舶相贯结构切口力学分析中的相关应用进行介绍㊂而船舶在航行时，会由于不良切口的存在，使构件产生裂缝，甚至还会使得整个相贯切口区的结构发生严重破坏㊂因此，在船舶结构有限元分析中有必要对此种结构进行详细的力学分析，以便可以从其应用过程中发现力学性能较好的相贯切口形式和加强方法，进而利用有限元分析方法来提高计算效率㊂二㊁船舶结构有限元模型数据计算生成船舶结构优化设计是在满足强度㊁刚度还有稳定性和频率等条件的约束下，借助数学方法和计算编程来对设计者的船舶结构参数进行的一种方法，这样的技术对于未来船舶结构的发展有着十分重要的作用，而要想更进一步的优化有限元算法，提高船舶结构的发展，就需要对船舶结构有限元模型数据计算生成进行分析，而通过一定的调查研究发现，船舶结构有限元模型数据计算生成主要包括以下四个方面：船舶结构有限元数据模型概述㊁肋位线数据库的建立㊁型材库的建立㊁节点数据生成介绍等，以下主要对船舶结构有限元模型数据计算生成的几个方面进行了详细的介绍㊂（一）船舶结构有限元数据模型概述一般来说，有限元建模主要会经过创建点㊁生成单元㊁赋予属性等三个步骤，其中创建节点主要是为生成单元做准备的，而赋予属性又是在已经生成的单元上进行的㊂由这个过程可以看出来，要想实现从二维图到三维图有限元模型的转换，首先需要生成建立有限元模型所需的各种数据，比如节点三维坐标㊁板单元属性还有梁单元属性等㊂另外，这些数据的计算生成方法也十分重要㊂在这些介绍完毕后，需要根据有限元模型中节点㊁单元㊁属性之间的关系，来进行船舶结构有限元数据模型的研究，同时也为接下来的研究奠定良好的基础㊂（二）肋位线数据库的建立肋位线数据的建立主要包括肋位号㊁肋位位置㊁肋位线Ｙ㊁Ｚ坐标及其展开长度（ｉ＝１㊁２㊁３ ｎ其中ｎ为肋位线的点数）㊂程序读取船体肋位线型数据文件，获取肋位号和肋位线上点的坐标数据，然后计算肋位位置和肋位线展开长度等数据㊂其中肋位线的数据主要保存在Ａｃｃｅｓｓ数据表中，需要根据这些数据，生成全船肋位线图，方便接下来的计算㊂（三）型材库的建立船舶结构有限元模型数据计算生成还包括型材库的建立，在进行船舶结构有限元模型数据计算中建立一个可以包含多种型材的型材库，这个型材库中包含有Ｔ型材料㊁球扁钢㊁角钢等多种类型，多种类型规格的型材㊂而且每一款型材都会用一个型材号表示，这些型材数据保存在型材标准数据库中，可以往数据库里添加新的型材，同时也可以对数据库中已经有的型材进行修改或者删除㊂在建立好型材库后，需要点击 Ｐａｔｒａｎ 菜单中设置型材规格选项，将会出现选择型材规格的窗口，在确定后选择一个款型材，然后在结构图上选择一系列相同型材的结构线，并将程序通过一定的方法将其应用在该款型材号附着的这些结构上㊂（四）节点数据生成介绍节点数据生成介绍主要包括六个方面的内容，这六个方面分别是计算外板节点坐标㊁获取连接梁单元型材号㊁获取连接板单元板厚㊁获取节点位置信息㊁计算节点法线方向㊁计算节点重复数等㊂首先，计算外板节点坐标，需要通过算法用外板展开图上纵向线和竖向线来求交点，求出节点在肋位线上的展开长度，并通过节点在肋位线上展开长度求出该节点坐标值，再计算甲板节点坐标，以圆弧形梁拱为例，求该肋位线的梁拱高度最后得到实际结果；其次，获取连接梁单元型材号，需要获取与节点左连接和右连接的梁单元型材号，再获取与节点上关联和下关联的梁电源型材号；再次，获取连接板单元板厚，在节点所在板平面内，从节点的东北㊁西北等四个方向分别选取一个与之相距较近的点进行计算；最后，获取节点位置信息和计算节点法线方向，最后是计算节点重复数，然后再计算得到目标模块中所有节点坐标后，比较每个节点坐标值，对于其中任意节点，都要提高重视㊂三㊁结语综上所述，随着船舶结构的大型化和复杂化，传统船舶结构分析方法已经难以适应时代发展，所以需要进行改革和创新，而也就是改革和创新使得船舶结构分析方法逐渐由现代规范计算方法过渡到了有限元的计算方法，这使得整个船舱甚至是船舶结构的发展逐渐走向成熟，同时，也在一定程度上促进着有限元计算方法的成熟㊂而对于优化设计而言，船舶局部结构的优化设计已经难以满足设计者需求，而且实践也证明了实际效益㊂因此，基于有限元分析的船舶结构已经逐渐成为结构优化设计的整体趋势㊂参考文献：［１］管义锋，吴剑国，俞铭华，等．船舶大开口结构有限元分析专用前后处理软件的设计［Ｊ］．船舶工程，２００１（６）：９－１１．［２］尹群．Ｓｕｐｅｒ－ＳＡＰ有限元分析软件在船舶结构力学分析中的应用［Ｊ］．造船技术，２０００（１）：３６－３７．［３］郑云龙．在型船舶结构有限元静动力分析方法及软件系统［Ｊ］．船舶工程，１９９８（３）：９－１１．作者简介：谢凯，舟山中远海运重工有限公司㊂２６１。
含起重设备的船舶上层建筑吊装强度有限元分析
含起重设备的船舶上层建筑吊装强度有限元分析
张帅;罗广恩;郑新招;柴莹
【期刊名称】《造船技术》
【年(卷),期】2024(52)1
【摘要】为准确计算船舶上层建筑吊装强度,采用MSC.Patran和MSC Nastran 软件对175000 t散货船上层建筑吊装建立整体结构有限元模型。
采用含起重设备的有限元分析法计算上层建筑在吊装过程中的结构响应,并与直接约束法和惯性释放法进行对比分析,比较3种有限元分析法计算得到的应力、变形和吊点支反力情况,分析含起重设备的有限元分析法的准确性。
结果表明,含起重设备的有限元分析法可对结构的应力、变形和吊点支反力进行较为准确的计算,优于直接约束法和惯性释放法。
含起重设备的有限元分析法对船舶上层建筑吊装强度和吊装方案的评估具有一定的工程价值。
【总页数】6页(P8-13)
【作者】张帅;罗广恩;郑新招;柴莹
【作者单位】江苏科技大学船舶与海洋工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43
【相关文献】
1.大型FPSO上层建筑吊装强度有限元分析
2.某型VLCC上层建筑吊装强度有限元分析
3.大型油船上层建筑整体吊装强度有限元分析
4.船舶上层建筑整体吊装强度有限元分析
5.大型船舶上层建筑整体吊装方案有限元分析
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某型VLCC上层建筑吊装强度有限元分析
。
２
８
０
。 一 ～
９ ５
［ ］ 冯恩德 ， 龙 飞． 舶设计原 ［ ５ 席 船 Ｍ ． 连 ： 大 大连 海 运 学 院 出 版
３ 结 语
［ ］ 周 萍． ６ 正确 勘划 内河船 舶载 重线 ［ ＿ 广西 交通科 技 ，９ ８，３ Ｊ． Ｉ９ ２
（】） ３１—３ ： ２．
产 安全 ， 引起 船 东 、 运 公 司 、 检 及 海 事 管 理 部 应 航 船
门高度 重视 。
参 考 文献 ：
［ ］ 中 华 人 民共 和 国 海 事 局 ． 内 航 行 海 船 法 定 检 验 技 术 规 ！ １ Ｉ ！ Ｊ ｌ
且 为 ０ ２ｍ倍 数处 划 起 ， 应 保 证 空 船 时 能 正 确 反 ． 并
每个 吊码 及相 邻腹 板受 到 ６６８ｋ ４ ． Ｎ的拉 力作 ｆ ｛ Ｆ， ｊ
吊码 内孔 的 最 大应 力 为 ２ １Ｍ ａ 出现 吊码 开 孔 ７ Ｐ ， 顶部 外边 沿局 部 （ 与钢 丝 绳接 触 拐 角 处 ） 人 ｊ吊码 ， ：
图 ５ 吊装 时 位 移 云 图
材 料 的屈 服应 力 ２ ５ＭＰ ， 于 吊码 材 料 （ ２ ５ ３ ａ 小 Ｑ ３ ）的 抗 拉强 度 （ ７ ３ ５～５ ０ＭＰ ） 吊码 内孔 周大 部 分 ０ ａ ； 域 的应力 为 １ ０ＭＰ 左 右 ， 于 吊码 材 料 的 服 应 ３ ａ 小 力； 吊码 正 下方 的舱 壁延 伸 板 应力 为 １２ ＭＰ ， ｒ ２ ａ 小
上层 建 筑 的整体 吊装 变 得 更 加 困难 ， 此 在 吊装 前 因 有必 要对 上层 建 筑进行 系统 性 的分 析 。 目前 ，国 内
有限元模型 （ 含舾装 ） 不
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
船舶结构强度有限元计算分析中的技巧
1.确定准确的边界条件：在进行有限元分析之前，必须确定准确的边
界条件，包括施加在结构上的载荷和约束条件。
载荷可以来自于船体自重、海浪、风力等，而约束条件则取决于结构在实际使用中的支撑方式和边界。
2.适当的网格划分：将船体结构划分为有限元网格时，需要平衡网格
密度和计算的效率。
网格应该足够细化以准确地刻画结构的几何形状和应
力分布，但过度细化会导致计算时间过长。
3.材料力学性质的准确建模：船舶结构通常由多种材料构成，每种材
料都有不同的力学性质。
在有限元分析中，必须准确地建模材料的弹性模量、屈服强度、断裂韧性等参数，以获得准确的应力和变形结果。
4.船舶结构的非线性分析：船舶结构在承受大量载荷时可能会发生非
线性行为，例如材料的塑性变形、变形引起的刚度变化等。
在分析中，可
以使用非线性有限元分析技术来模拟这些行为，例如使用非线性材料模型
或考虑接触和接缝等。
5.动态分析考虑：船舶结构通常在动态环境中运行，例如在海浪、船
舶振动等影响下。
因此，在分析中需要考虑结构的动态响应。
可以采用模
态分析、动态响应分析等方法来评估结构在不同动态情况下的强度。
6.结果验证和后处理：在完成有限元分析后，应对结果进行验证。
这
可以包括与实验数据的比较、与规范要求的比较等。
同时，还需要进行合
理的后处理，以便更好地理解结果，例如绘制应力云图、应力集中区域以
及确定最薄弱的部位。
散货船船首总段整体吊装强度有限元分析
散货船船首总段整体吊装强度有限元分析
散货船船首总段整体吊装强度有限元分析
整体吊装是船舶建造中的一项重要工艺.考虑到30000DWT散货船船首总段结构本身的复杂性及船厂的需求.整体吊装时的结构响应只能以三维有限元方法进行模拟.文中介绍了复杂结构有限元建模的方法,利用MSCPatran/Nastran软件,建立了船首总段的三维结构有限元模型,分析了整体吊装时的结构响应.根据其特点,提出了合理有效的局部结构临时加强措施.为整体吊装顺利完成提供了依据.实际施工结果表明吊装加强工艺是合理的.有限元计算分析的有关结果可用于指导船舶总段吊装方案的设计及优化,提高船舶建造效率.
作者：刘文华陆红干李斌 Liu Wenhua Lu Honggan Li Bin 作者单位：上海船舶研究设计院,上海,200032 刊名：船舶设计通讯英文刊名：JOURNAL OF SHIP DESIGN 年，卷(期)：2009 ""(1) 分类号：U661.42 关键词：首部整体吊装强度分析有限元。
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制作：大连船舶重工集团有限公司科技管理部情报研究室
E-mail ：liuyan01@
日期：2006年7月28日 资料来源：《船舶工程》2006.3.
1 船舶上层建筑整体吊装强度有限元分析
摘 要：利用MSC ．Nastran 软件对105000DWT 油船上层建筑吊装前(A 甲板的围壁约束)以及整吊两种工况下结构在自重作用下的响应进行了有限元分析，合成得到了吊装引起的上层建筑的结构响应．计算分析表明文中提出的吊装方案可行，结构响应满足强度要求．通过有限元计算分析得到的有关结论可用于指导大型上层建筑吊装方案的设计及优化；根据结构响应的特点可提出合理有效的结构加强措施，保证整体吊装的顺利完成．
0 引言
船舶上层建筑整体吊装已有：十多年的历史，随着上层建筑吊装前预舾装程度的逐步提高，整体吊装无疑会大大提高劳动生产效率，缩短船舶建造周期，降低造船成本．但船舶大型化以及预舾装程度的提高使上层建筑整体分段的尺寸、重量越来越大，刚性则小，因此， 上层建筑的整体吊装变得更加困难．设计合理的吊装方案，并对上层建筑结构进行有限元强度分析是顺利实施吊装的关键．
目前，国内各大船厂都采用了上层建筑整体吊装，但在提高舾装程度的同时，对上层建筑的结构进行强度分析是至关重要的．本文以105000DWT 油船的上层建筑为研究对象，利用MSC ．Nastmn 软件对其进行吊装时的强度进行有限元分析．
1 上层建筑基本情况及有限元模型
1.1上层建筑基本情况
105000DWT 油轮的上层建筑共有五层，自上而下分别为：罗经甲板、驾驶甲板、C 甲板、B 甲板、A 甲板．整个上层建筑长18.0m(Fr29-2000~Fr49)、宽42.0m(上层建筑的左右舷围壁间距26.24m)、高13.9m 。
上层建筑各层甲板采用横骨架式，在船肿靠右舷设楼梯通道，Fr29、Ft47肋位分别设围壁板，Fr35、Fr38肋位分别没壁板；肋距800mm ，纵骨间距820mm ； 上层建筑结构全部采用普通碳素钢，船体重量为348.4t ，其它构件的重量、重心数据见表1．
表1 上层建筑及其各部分的重量、重心。