板架結構的案例
工字型截面構件的船體板架結構可靠性優化
可靠性優化
上海交通大學學報-2000年 01期-工字型截面構件的船體板架結構可靠性優化.pdf
【船舶行業精品課包】精選8期最受好評課程，日常工作/個人提升/晉升適用！
</p><p><br></p><p>無論是對于大家<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">日常工作</strong>、<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">個人能力提升</strong>還是<strong style="color: rgb(247, 150, 70);">升職加薪</strong>都有很大切實幫助</p><p><br></p><p><strong style="color: rgb(247, 150, 70);">課包關鍵詞</strong>：</p><p>Star-ccm+、ansys、阻力計算、波浪運動響應、旋轉螺旋槳數值計算、波物耦合計算、船舶板架結構強度分析……</p><p><br></p><p class="ql-align-center"><img src="https://bexp.135editor.com/files/users/826/8262403/202405/9Y76xUdk_aMAz.jpg?
展開 《隨機結構系統可靠性分析與優化設計》
內容提要
本書以現代可靠性理論為基礎，系統闡述了隨機結構系統（如大型桁架、框架、板架、梁板及薄壁結構等）的可靠性分析及基于可靠性的優化設計的基本理論和方法。給出的理論公式側重于工程上的應用，盡量略繁瑣的推導，并有數值例題及專題研究加以說明。
本書可供從事可靠性與優化設計的研究人員，從事工程結構分析與設計的工程技術人員，以及大專院校相關專業的教師、研究生和本科生使用。
PATRAN在船舶整船CAE設計中的應用
船舶是復雜的三維空間板架結構，常規船舶大部分幾何結構可以視作簡單的平面或曲面（代表船體外板）與曲線（代表船體桁材、梁、各種支骨）的組合。在建立其幾何模型時，常出現板與板的連接處出現縫隙的情況，尤其是曲面與曲面的連接，或兩個面空間立體連接時，這個問題顯得尤為突出。MSC.Patran 不僅具有使工程師可輕松處理 CAD 中的間隙和裂縫的幾何清理工具，還提供了從頭創建模型的實體建模工具，使任何人都可以方便地創建有限元模型。
在正確建立全船幾何結構模型的基礎上，進行強度分析前必須對結構進行有限元離散劃分。MSC.Patran 軟件提供了靈活的網格劃分工具，可以對有限元網格的質量、密度進行控制。對于船舶的全船有限元分析，其目的主要是校核整船結構的強度，得到船舶在外加波浪載荷與裝載載荷作用下的整體應力分布，因此一般采用滿足計算精度要求的均勻網格。MSC.Patran可以通過全自動網格劃分過程、也能夠提供更多控制的手工方法或者這兩者的組合，可輕松地在曲面和實體上創建高質量網格。
在使用有限元分析軟件對船舶整船結構進行結構分析時，建立正確合理的有限元模型是得到正確結果的一個重要前提，對CAE工程師來說這是一項非常艱巨的任務，因為它不光意味著對模型質量提出了更為嚴格的要求，同時這也的確是一個復雜而耗時的工作。而作為CAE工程師，若想對船舶整船進行高質量的有限元建模，不僅需要在建模過程中注意養成良好的建模習慣，熟練并合理地使用CAE軟件也是很重要的一個環節。而MSC.Patran內置了用于最流行的有限元解算器的載荷、邊界條件及分析設置，能最大限度地減少輸入文件的編輯工作，幫助CAE工程師保證模型的準確性，并節省下大量的人力物力。
展開 
船舶與海洋工程結構極限強度分析
一般而言，船體結構的極限強度可通過估算結構對下列四種破壞形式中任一種的抵抗能力來決定：
1、屈曲或后屈曲失穩；
2、由屈服引起的塑性破壞：
3、過載下的脆性斷裂；
4、因應力脈動的反復作用而產生的疲勞斷裂。
三、船舶和海洋工程結構極限強度分析
1、加筋板的極限強度分析
船體板是船體結構的基本組成部分，研究船體結構的極限強度計算，首先得從板的極限強度計算分析開始。船體板及加筋板的極限強度研究方法從數學手段上看，可以分為解析法、半解析法和數值方法。從分析方法上可分為利用有效帶板寬度概念的方法、利用試驗數據回歸的經驗公式法和應用相關方程的方法。
Paik等研究了彈性扭轉約束邊界條件下板的屈曲強度特征，并得到了支撐構件沿一邊或四邊彈性扭轉約束條件下的屈曲強度的簡單設計公式。Steen等推導了雙軸向壓應力和側向壓應力共同作用下板的屈曲和極限強度的簡化方程。Paik等推導了在雙軸向壓應力、邊緣剪應力和側向壓應力作用下，簡支板的彈性屈曲方程，后來又將殘余應力考慮到屈曲設計公式中去。Yao等研究了單軸向壓應力作用下焊接殘余應力和初始變形對板的屈曲和極限強度的影響。大多數船級社關于船體板的彈塑性屈曲強度的計算采用的是Johnson-Osten-feld公式，該公式是通過一種修正系數的方法把塑性屈曲強度用彈性屈曲強度來衡量。Paik和Fu-jikubo等通過建立在非線性有限元方法基礎上的曲線擬合得到了新的塑性屈曲強度修正經驗公式。
2、船體板架極限強度分析
船體板架是船體結構最主要的組成部分。對船體板架穩定性的計算分析，是船體結構極限強度分析的主要內容之一。早期對船體板架穩定性問題的計算分析，主要是基于經典的邊界條件下進行，即假定船體板架邊界是簡單支持或剛性固定。
展開 LS-Dyna 水下爆炸之流固耦合應用 ￥8
水面艦船在執行任務中，難免會遭受水下各種武器的襲擊，近場水下爆炸產生的沖擊波，氣泡脈動等載荷將會導致艦船局部結構或整體結構受損。局部結構受損又多集中于舷側、舭部和底部，受損典型結構為板架結構。所以對于局部結構遭受載荷后響應過程的分析有重要意義。在水下爆炸數值模擬環境正確的基礎上，利用已有載荷環境，建立某艦船的三艙段模型，研究不同工況下艙段在近場水下爆炸沖擊波載荷下的艦船動響應過程，根據艦船結構的抗沖擊評判標準，分析近場水下爆炸沖擊波載荷作用下的結構變形，重要部位特征點的速度和加速度響應情況，以及結構吸能特性，探究近場水下爆炸沖擊波載荷對艦船結構造成的損傷和其自身的抗沖擊能力。
02艦船水下爆炸數值計算仿真模型：
本文選取某艦船中部三艙段位置進行有限元建模，單個艙段長為９ｍ，寬為16.7ｍ，型深為12.8ｍ，吃水為８.８ｍ。綜合考慮結構網格與流體網格的大小關系，以及整體模型計算效率，本文艙段結構網格采用0.2ｍｘ0.2ｍ的面單元模擬，艙段網格總數量為３０萬,部分艙段模型如下圖所示。艦船材料采用高強度鋼，屈服應力為5.9e8Ｎ／ｍ２，密度為７８００ｋｇ／３，彈性模量為2.1e11Ｎ／ｍ２，泊松比０.３。
03材料和數值模型簡介
方形水域流場（歐拉域）大小為３０ｍｘ２０mx２０.６ｍ，水域中間長９ｍ范圍內局部加密,兼顧計算效率和計算精度網格尺寸的研宄過程，確定此處流場和炸藥的最小網格單元尺寸為0.2ｍｘ0.2ｍｘ0.2ｍ，兩端網格尺寸為0.4ｍｘ0.4ｍｘ0.4ｍ，為使數值模擬更接近真實爆炸場景，水域上方建立高為0.４ｍ的空氣層，炸藥位于船體的正下方。此外，歐拉域邊界設置為無反射邊界條件，以模擬無限流場防止材料流出，根據相同的方法建立炸藥位于舷側爆炸時的數值模型。
料參數及一般設置見K文件。
展開 CALM式單點系泊系統型簡介
除上述主要結構外，CALM系統上還配有其他附屬設備，如：絞車（為錨鏈提供預張力及進行水下軟管的安裝），錨鏈張緊設備（如起重滑車）；另外還有水下軟管吊裝框架，旋轉接頭吊臂，消防設備，導航設備如航海燈、霧號、太陽電池板、雷達等。
常見船舶結構特點
船體結構大都用鋼材，由板材和型材組合成板架結構。
（1）主體部分：一般指上甲板以下的部分，它是由船殼(船底及船側)和上甲板圍成的具有特定形狀的空心體，是保證船舶具有所需浮力，航海性能和船體強度的關鍵部分，一般用于布置動力裝置，裝載貨物、儲存燃油和淡水，以及布置其他各種艙室。為保障船體強度，提高船舶的抗沉性和布置各種艙室，通常設置若干強固的水密橫艙壁(或同時包括縱艙壁)和內底，在主體內形成一定數量的水密艙，并根據需要加設中間甲板（一層或數層）或平臺，將主體水平分隔成若干層。
（2）上層建筑位于上甲板以上，由左、右側壁，前、后端壁和各層甲板圍成，其內部主要用于布置各種用途的艙室，如工作艙室、生活艙室、貯藏艙室、儀器設備艙室等。上層建筑的大小、層樓和型式因船舶用途和尺度而異，一般都設首樓，而上層建筑的主要部分則位于機（爐）艙區域之上。運輸貨物船舶的上層建筑長度較短，而客船和科學考察船的上層建筑則是很講究的。
雜貨船結構特點
雜貨船通常采用混合骨架式船體結構。在貨艙區設有兩層以上的甲板，底部為雙層底結構。其中，上甲板和雙層底是縱骨 架式結構，下甲板和舷側是橫骨架式結構。
展開 常見船舶結構特點
船體結構大都用鋼材，由板材和型材組合成板架結構。
（1）主體部分：一般指上甲板以下的部分，它是由船殼(船底及船側)和上甲板圍成的具有特定形狀的空心體，是保證船舶具有所需浮力，航海性能和船體強度的關鍵部分，一般用于布置動力裝置，裝載貨物、儲存燃油和淡水，以及布置其他各種艙室。為保障船體強度，提高船舶的抗沉性和布置各種艙室，通常設置若干強固的水密橫艙壁(或同時包括縱艙壁)和內底，在主體內形成一定數量的水密艙，并根據需要加設中間甲板（一層或數層）或平臺，將主體水平分隔成若干層。
（2）上層建筑位于上甲板以上，由左、右側壁，前、后端壁和各層甲板圍成，其內部主要用于布置各種用途的艙室，如工作艙室、生活艙室、貯藏艙室、儀器設備艙室等。上層建筑的大小、層樓和型式因船舶用途和尺度而異，一般都設首樓，而上層建筑的主要部分則位于機（爐）艙區域之上。運輸貨物船舶的上層建筑長度較短，而客船和科學考察船的上層建筑則是很講究的。
展開 江南造船專家談 | 數字化變革——船舶設計高質量發展之路
基于 3D DMU 的船體結構設計流程如下頁圖 10所示。
圖 10 基于 3D DMU 的船體結構設計流程
4.3.2 詳細設計
詳細設計一般在基本設計送審結束后啟動，也可以并行啟動。該流程在基本設計的基礎上增加所需的細節，按有關規范的規定和船東的要求，以鋼材訂貨、施工計劃推動船舶建造過程中的構件裝配和焊接要求等工藝細節處理，這些設計內容一直持續到船舶完成并準備下水為止。
該階段以 3D Hull DMU 中劃分的分段為基本單位，開展分段內的型材端部結構形式、肘板偏裝、型材貫穿孔、補板、止漏孔、流水孔、角隅孔、板過度斜、板架邊界等結構細節的設計。詳細設計階段的設計交付物包括多種格式的設計圖紙（二維PDF、三維 PDF、DXF 等）、制造物料清單和三維模型等。
4.3.3 生產設計
生產設計階段需結合船廠的具體工藝條件和設施能力，根據工程進度對施工過程中的工藝進行設計。通常來說，船體生產設計內容主要是將各分段根據建造工藝進行拆解，分段建造是將拆解的零件根據建造工藝進行組合形成分段，是由總到分再到總的過程。這個過程中需將工藝分解至各零件，包括加工余量、裝配余量、焊接坡口、焊接收縮和裝焊工序等?；?3D DMU 的生產設計流程主要分為：搭建裝配工藝樹、定義建造精度和定義焊接信息。
生產設計完成后，以 3D DMU 為單一數據源生成作業指令，指導后續的生產，更新并輸出“AsBuilt”模型或者 2D 圖紙來指導后續的分段和總段生產。
展開 