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
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2.某型VLCC上层建筑吊装强度有限元分析
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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
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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。
船舶结构有限元建模与分析02
[将火箭处理成壳单元和梁单元模型]
3、
●
火箭——壳结构的例子
再近一点眺望火箭
再近一点眺望火箭，则从火箭本身到助推发动机结构的细节处都可以看得到。 例如，壳体部分和助推发动机的连接部分因为是容易发生应力集中的部位，需要 充分进行校核。 象壳体与助推发动机那样的连接部分，为了评价局部区域的3维应力状态用局部 放大的方法就很方便。
3、
●
火箭——壳结构的例子
火箭的模型化
横风吹向发射以后的火箭，火箭就边控制方向边向着目的地飞去。我们称这为姿 态控制。 姿态控制中的火箭，受到很大的弯曲载荷的作用。 这里，为了分析受到横风作用的火箭的强度，来讨论一下CAE分析所用的模型的 Description of the 转换过程。 company’s sub contents 象以前所做的一样，结合分析目的，试试变换眺望火箭的位置。 (1)、从远处来眺望火箭，则是在看到整个火箭而进行简略的模型化处理时的情况。 (2)、在近处来眺望火箭，则是在进行局部的详细的模型化处理时的情况。
[将电车用板单元形成的模型]
2、
●
电车——板架结构的例子
从近处眺望电车
一般来说，具有开口的结构，它的角上要产生应力集中。 象电车这种情况，在设计的时候也应该充分注意这种应力集中的现象。 这时如果使用板单元将结构进行模型化的话就能掌握应力集中的现象。
开口的角落部分，因为是应力急剧变化的地方，这些地方要用相当小的板单元来 模拟，这一点很重要。
●
再走近点眺望铁塔
在把接头周围的强度作为分析目的时，要将铁塔的接头构件以及与接头连接的构 件切出来，并且把这些构件用小块的板状有限单元模型（把它称为板单元）来处 理，再把它们集合起来形成一个结构模型。
2500TEU集装箱船上建吊装有限元分析
基础科技24 船舶物资与市场0 引言上层建筑承载船员居住的生活功能，是船舶甲板上方结构中体积最大的部分，在其设计建造过程中涉及到结构、舾装、涂装、电气等多个工种[1]。
目前国内大多船厂都是采用上层建筑整体吊装，甚至实现上层建筑内装结束后整体合拢，以减少占用船台周期，提高船厂效益，降低建造成本[2]。
本文以2500TEU 集装箱船上建为研究对象。
该船为了提高上层建筑的预装率，缩短建造周期，上层建筑上的雷达桅及玻璃均已安装到位。
由于驾驶甲板和罗经甲板之间的距离限制，只能通过罗经甲板起吊。
然而整个罗经甲板结构较弱且与驾驶甲板之间支撑结构较少，很难承受整个上建400多吨的重量，而且还要严格控制整个窗框周边的变形。
1 上层建筑资料及有限元模型1.1 2500TEU 上建基本资料本文研究对象为2500TEU 集装箱船的上建。
该上建共计5层甲板，上建船长方向13.43 m ，船宽方向23.16 m ，型深方向16.4 m ，详见图1。
通过定义全船结构有限元模型中构件的尺寸和密度，可以由程序自动计算船体结构构件钢材自重；其余重量以密度的形式均匀施加于结构，并调整结构的重量重心，使其与实际结构的重量重心相一致。
表1列出了包含结构、管系、外装、内装、电装及轮机等附加重量，起吊重量共计约400.88 t 。
1.2 2500TEU 上建有限元模型由于该船上建为水下起吊，考虑到起吊设备等因素，最终采用如图1所示的起吊形式，预设吊码位于罗经甲板，且垂直于甲板面。
利用MSC/Patran 对上建分段结构建立有限元模型，如图2所示。
有限元模型中的板材通过板单元模拟，强横梁、纵桁等腹板用板单元模拟，面板用杆单元模拟，骨材均用杆单元模拟。
2500TEU 集装箱船上建吊装有限元分析郝钟昊(安徽省淮河船舶检验局，安徽 蚌埠 233000)摘 要：上层建筑整体吊装对于扩大作业面、提高生产效率、缩短船舶建造周期、降低造船成本具有十分重要的意义。
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陈有芳、章伟星中国船级社北京科研所船舶结构强度有限元计算分析中的技巧Skills of Ship Structural Strength Analysis By FEM陈有芳、章伟星（中国船级社北京科研所）摘要：在对船舶结构进行有限元计算分析和评估中，一般采用的是舱段板梁模型，不可避免要面临应力的选取问题。
对于弯曲板单元，有限元计算输出的应力包括上下表面的应力，我们在评估中一般采用中面应力作为工作应力，中面应力应该是上下表面应力的平均，如果在实际操作中采用上下表面应力的平均的方法来得到中面应力，将比较麻烦，也不直观。
本文对在船舶结构有限元分析评估中采用中面应力作为工作应力的原理、方法以及如何在MSC.Patran中如何得到中面应力的技巧做一介绍，供船舶结构分析工程师参考使用。
并做了一些测试和分析。
关键词：船舶结构有限元强度中面应力 MSC.PatranAbstract: In analyzing and evaluating of ship structures by FEM, a plate-beam FE model within holds is generally used and it is unavoidable to solve how to select the stress used. For bending plate, the output stresses include the stresses of up-surface and lower-surface, but in ship structure strength analysis, the mid-surface stress is used as applied stress in general. As we know, the mid-surface stress is the average value of up-surface stress and the lower-surface stress. It is discommodious to obtain the mid-surface stress by the up-surface stress and lower-surface stress in practice. The paper introduces the theory and method of using the mid-surface stress as the applying stress in ship structure strength analysis, and the skills about how to obtain the mid-surface stress in MSC/PATRAN. Some tests and analysis have also been carried in this paper.Keys:Ship Structure Finite Element Strength Mid-surface Stress MSC.patran1 概述一般来讲，对承受面外压力的板进行强度校核时，应对板的上下表面应力进行校核，相应的强度标准也是对应的上下表面应力，这些均应该建立在能对板的应力精确计算的基础上。
有限元分析在船舶复杂结构强度计算与优化中的应用
有限元分析在船舶复杂结构强度计算与优化中的应用摘要：近些年，受我国社会发展的影响，我国的科学水平不断提升。
由于船舶在日常营运过程中需要承受复杂的力学载荷，比如海浪拍击作用力、船载设备的重力等，船舶复杂结构比如舱壁的肋板、动力系统结构件等一旦出现结构破坏，会造成严重的事故。
因此，为了保证船舶结构在复杂力学工况下不会产生失效现象，必须针对船舶复杂结构件进行力学优化。
有限元分析法是业界目前应用非常广泛的一种强度分析法，本文主要介绍有限元分析法的基本流程，结合三维建模软件CREO和有限元划分软件Hypermesh以及有限元分析软件Ansys对船舶舱壁的肋板进行强度分析和优化设计。
关键词：有限元分析；CREO；Hypermesh；Ansys；强度分析引言现代的航行条件以及航运的特点对船舶的性能提出了越来越高的要求。
船舶结构较为复杂，船舶的结构设计是船舶设计的基础，而船舶的结构强度分析是船舶结构设计中的一个重要环节，对于保证船舶的安全性和稳定性起着至关重要的作用。
通过结构强度分析，能够体现船舶结构的载荷能力，并根据分析结果对原有设计进行改进，以实现船舶承载性能的优化。
现代的数值分析方法为船舶的结构强度分析提供了较多的解决思路，而有限元分析是应用较为广泛的一种。
在有限元分析中，将复杂的船舶外形与结构划分为大量的网格单元，并将所受到的载荷离散化到网格单元中，实现对结构强度的计算。
其中载荷离散化是整个计算分析的一个重要步骤，往往需要花费较长的时间与计算资源，所以需要较为合理的载荷离散化方法，在保证计算精度的同时，提高结构强度分析的效率。
1有限元分析技术概述有限元法是当今工程界应用最广泛的数值模拟方法。
它的基本思想可以概括为：“先分后合”或“化整为零又积零为整”，有限元法适应性强，运用非常广泛，能够灵活的解决许多具有复杂的工况和边界条件的问题。
目前著名的有限元分析软件主要有ANSYS、ALGOR、ADINA、NASTRAN、ADAMS等。
基于7.1m三体高速船总强度有限元分析
基于7.1m三体高速船总强度有限元分析在现代船舶造船技术中，有限元分析是一种基于数学模型的方法，可以有效地评估结构在设计阶段的可靠性，并具有精度高、可靠性强、计算速度快等优点。
本文将对7.1m三体高速船总强度有限元分析进行探讨。
一、分析背景7.1m三体高速船是一种应用于水上客运、海上巡逻、作业等多种用途的交通工具。
针对该船舶的结构特点和设计要求，进行有限元分析，可以全面地评估该船舶的强度和稳定性，运用先进的数值计算方法，以减少船舶开发的成本和时间。
二、有限元分析方案有限元分析是一种基于局部结构和全局结构的计算方法，可以确定强度和刚度等物理量。
本次有限元分析的目的是在不改变原有结构设计的基础上，评估该船舶在遭受外部海况和载荷作用下的强度和安全性。
1.建立几何模型将该船舶的结构分为三体，分别为左、中、右侧，对其进行高精度三维建模，并考虑结构的复杂性和材料特性。
2.划分网格采用Tetra Element划分方法进行网格划分，具体划分方法为稳态分析方法，采用一般豌埔福采模型进行模拟分析。
3.选取材料属性采用正常材料和普通船用结构钢制造，选用合适的材料参数和实验数据，包括弹性模量、泊松比等。
4.载荷和约束通过确定合适的载荷条件和约束条件，模拟海洋复杂环境下的海况和潮汐作用。
同时，还考虑了船舶的运动、惯性、重心等因素。
三、分析结果及建议经过有限元分析，得到了7.1m三体高速船的强度和稳定性状况。
分析结果显示该船舶在航行中遭受海况和载荷作用，结构稳定，强度充足，同时还需要进行一些改进。
1.加强水密性在海况较为恶劣时，需要采取一些措施加强船舶的水密性，同时提高其抗浪能力，从而保证乘客和船员的安全。
2.增强船体的刚性考虑到船舶在长期使用过程中，会发生一定程度的松动和变形，需要加强船体的刚性，从而提高其运行性能和稳定性。
3.优化船舶的设计在保证强度和稳定性的前提下，可以对船舶的设计进行优化，如提高载货量、减小船舶阻力等，从而提升开发效益。
集装箱船上层建筑论文整体吊装强度论文
集装箱船上层建筑论文整体吊装强度论文【摘要】现如今，整体集装箱的上层建筑吊装方式有很多，具体因上层建筑的整体受力与起重机的位置、吊装高度等多种因素相关，只有在吊装前做好上层建筑的的受力分析与计算，选定合理有效的受力分配结构、吊装高度以及正确的吊点，才能保证船舶上层建筑整体吊装的安全性与稳定性。
近年来，船舶上层建筑的整体吊装工艺逐步被人们认可和接受，且被众多的船厂应用于现实生产中。
船舶上层建筑结构复杂，体积较大，分量较重，而且各项设备和仪器都已经安装完毕，所以整体吊装时候的安全性必须要严格考虑，同时选择良好的吊装工艺。
本文以特有的9400TEU集装箱船整体吊装为例进行研究。
1 上层建筑整体吊装简介9400TEU集装箱船的上层建筑共八层，分为15个分段，其体积大致为9m*48.2m*37.23m，如图所示。
集装箱船的上层建筑主要包括结构及舾装，其机构主要指的就是自身的船体，当然还要包括相关的焊材等等；舾装根据专业进行划分，主要包括管系、冷空通、电装、甲装、内装，此外还有涂装重量等等。
2 集装箱船上层建筑整体吊装时结构强度需要注意的问题集装箱船上层建筑整体具有独特的线形、开口结构，整体吊装时由于是两台600T龙门吊联合吊装，与以前的分开式吊装有一些不同。
因此，它的结构强度和吊装安全受力分析是非常值得我们关注的重要问题。
首先我们需要注意的是船舶上层建筑整体的载荷分布情况，重点关注上层建筑质量和甲板分段敷料，内舾装件，外甲板舾装件的重量。
其次，选取合适的整体吊装时的吊点、设计选择适宜的起吊高度；再者，要加强槽钢的承重能力，增加槽钢结构内力的传输渠道。
最后，充分考虑集装箱吊装时的重量优化因素，对结构薄弱处进行加强。
3 集装箱船上层建筑整体吊装时吊点的选择、优化与加强该集装箱船上层建筑的重量分布大致左右对称，其重心也在船体的中心线上，所以在初次尝试吊装时我们将吊点选定在船体左右两舷的外围壁处且两边对称，在左右两舷各选择8各吊点，结果在起吊时上层建筑的外围发生变形、脱节且整个上层建筑发生整体倾斜。
大型油船上层建筑整体吊装强度有限元分析
重心 距舯 / m 距中心线/ m － 91. 265 1. 237 － 92. 028 0. 062 － 120. 631 － 0. 750 － 93. 076 0. 517
438. 8 28. 710 － 92. 120 0. 030
821. 8 28. 710 － 92. 120 0. 030
分析。计算工况如下： 1. 5. 1 工况 1———吊装前的结构响应
载荷： 上层建筑吊装前的载荷为自身的重量， 即施加惯性载荷：
ay = g = － 9. 8 kg·m / s2 ， Fy = may = － 8 053. 64 kN，其余方向为 0。 边界条件： 上层建筑艇甲板下面所有围壁约束 x、y、z 三个方向的线位移和角位移。 1. 5. 2 工况 2———吊装时结构的响应 载荷： 在上层建筑吊装过程中考虑其冲击载荷 的影响在型深方向取： ay = 1. 1g = － 10. 78 kg·m / s2 ，其余方向为 0。 边界条件： 取驾驶甲板上左舷 FR30 肋位处吊 孔上缘约束 x、y、z 三方向的位移； 其余约束 y 方向 位移。 1. 5. 3 工况 3———吊装引起的响应 = 吊装时结构
近年来随着船舶大型化的发展，船体上层建筑 的整体尺寸、重量也越来越大，结构刚性越来越小， 船体预舾装比例越来越高。上层建筑在整体吊装 过程中的应力响应和位移响应的控制越来越受到 重视。因此对船舶上层建筑整体吊装进行有限元 强度分析是至关重要的。本文以 115 000 载重吨原 油船上层建筑为研究对象，利用 MSC. Nastran 软件 对其进行了有限元直接计算，并提出结构局部加强 建议［1—5］。
的特点提出了合理有效的结构加强措施。数据结果表明通过结构局部加强，有效地降低了上层建筑吊装过程中的结构变形，
船舶上层建筑的整体吊装及有限元应用
Ｔｈｅ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ＦＥＭ ｏ ｎ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｌ Ｈｏ ｉ ｓ ｉ ｔ ｉ ｎｇ
ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｗ ｈ ｏ ｌ ｅ Ｓ ｕ ｐ ｅ ｒ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
Ｗｅ ｉ Ｘｉ ａ ｏ — ｑ ｉ ａ ｎ ｇ （ Ｃ Ｎ Ｏ Ｏ Ｃ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ ｓ Ｐ ｉ ｐ ｅ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ４ ５ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
船（ 中海 油 能 源 发 展 有 限 公 司 管 道 工 程分 公 司 ， 天津 ３ ０ ０ ４ ５ ０ ）
［ 摘
要 ］介 绍 了 有 限 元 技 术 在某 工程 船 上 层 建 筑 整 体 吊装 实 践 中的 成 功 应 用 ， 表 明 借 助 有 限 元 分 析技 术 可 以准 确 地 找 出上 层
ｌ ｌ ０ ０ ０ ｍ 上层 建 筑 共分 五 层 ， 依 次为 ： Ａ 甲板 、 甲板 、 Ｃ甲板 、 驾 驶 甲板 及罗 经 甲板 。上建 整 吊范
围包含 上述 ５层 甲板 结构 及 围壁 。 上 层建 筑 主要参 数 ：
毕业设计(论文)-散货船上层建筑整体吊装强度有限元分析[管理资料]
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本科毕业设计学院船舶与海洋工程专业船舶与海洋工程姓名班级学号指导教师二零一零年六月散货船上层建筑整体吊装强度有限元分析FE analysis of complete lifting and mounting of bulk carrier superstructure摘要船舶上层建筑整体吊装是船舶建造中的一项新工艺。
它对扩大作业面，改善劳动强度，提高生产率，缩短船舶建造周期、降低造船成本等具有很大的意义[1]。
随着船舶日益大型化，预舾装程度的不断提高，上层建筑的整体尺寸越来越大，重量越来越重。
如何克服结构重，尺度大，刚性小是摆在大型船舶上层建筑整体吊装面前的一大难题。
本论文以176000t散货船上层建筑整体吊装为研究对象，设计合理的吊装方案，利用MSC/PATRAN和MSC/NASTRAN软件，对该上层建筑进行有限元建模、网格划分，根据研究对象的不同，分为两种工况，分别对该上层建筑结构和吊排结构进行加载、约束处理、仿真计算、强度分析，并通过对计算结果的分析与研究，对该船上层建筑体吊装时的结构强度特点、吊装方案、临时加强措施等进行分析总结，并进一步提出优化建议。
关键词：上层建筑；吊装；有限元；AbstractShip superstructure integral hoisting is a new technology of shipbuilding. It has great significance for expanding its operation area, improving the labor intensity, improving productivity, reducing ship construction cycle and reducing shipbuilding costs. As the ships become increasingly larger, the overall size of the superstructure is also growing, how to overcome the structural weightier, size larger, rigid littler is the major problem placed in front of the large ship superstructure integral lifting.This paper use 176000t bulk superstructure integral hoisting as researching object, designing reasonable scheme of lifting, using MSC/Patran and MSC/Nastran, finite element modeling of the superstructure, mesh. We can divide it into two conditions of ship superstructure and crane row by difference researching object, then loading, constraining processing, simulation calculation, strength analyzing, to hang row structural strength analysis, and the numerical results of analysis and research on the boat integral hoisting of high-rise building structure strength characteristics, lifting scheme, temporary measures etc. Are analyzed and summarized, and puts forward Suggestions on how to optimizeKeyword: Superstructure, Lifting，Finite element目录第一章绪论 (1) (1) (3)第二章有限元分析软件介绍 (4)有限元简介 (4)MSC/PATRAN软件介绍 (6)MSC/NASTRAN软件介绍 (7)第三章上层建筑基本资料及吊装方案 (9)： (9)上层建筑吊装方案 (10)船舶上层建筑整体吊装方案设计流程 (10)176000吨散货船上层建筑整体吊装方案 (11)第四章上层建筑吊装强度有限元计算 (15)上层建筑有限元模型 (15) (25)工况一：分析上层建筑结构应力与变形 (25)：分析吊排结构应力水平 (25)上层建筑结构应力与变形 (26)吊排结构应力 (36)吊装方案强度分析结论及优化建议 (38)第五章船舶上层建筑整体吊装的工艺的未来及展望 (40)结语 (41)致谢 (42)附录 (43)参考资料 (43)第一章绪论船舶上层建筑是指位于上甲板以上，自一舷伸至另一舷或其侧壁自外板内缩不大于4%船宽的围蔽建筑物。
大型船舶上层建筑整体吊装方案有限元分析
大型船舶上层建筑整体吊装方案有限元分析摘要：目前，造船厂一般采用分段式整体吊装工艺，上层建筑的整体吊装也得到广泛应用。
上建整吊在船舶建造过程中推广，缩短了一个多月的造船周期，大大提高了劳动生产率，降低了造船成本。
在对上层建筑进行整体勘察时，应考虑到以下因素:上层建筑的外部尺寸和刚性；工厂设备运输能力；开放式速度定位装置；安全性、可靠性等。
本文介绍了利用有限元分析技术，通过计算在建型船上施工的整体悬架中的结构强度，并制定适当的吊装技术和安全措施，实现上部结构的整体安装、吊装和成功关闭。
关键词：大型船舶；上层建筑；整体吊装；有限元引言船舶上层建筑的全面停运是近年来我国出现的一种新的起重方法。
船舶的上层建筑是与船舶外壳平行建造的，上层建筑是焊接在专用建筑平台上并预先包装的。
整个上层建筑随后被停在主船上，随后通过安装、焊接和其他密封工程完成了施工。
近年来，船体上层建筑的尺寸和重量增加，结构刚性降低，预制船体的比例随着船舶的扩大而增加。
在全球调查期间，人们越来越关注控制对压力的反应和上层建筑的移动。
因此，对船舶上层建筑的所有起重机进行有限元强度分析至关重要。
这项研究涉及本厂某在建型船的上层结构，这是利用MSC软件直接由成品计算的。
Nastran，并提供部分结构改进。
1上层建筑基本情况及有限元模型1.1结构形式该船的上层建筑由五层楼组成，从上到下为:罗京大桥及其底墙、导桥及其底墙、船长桥及其底墙、沙龙桥及其底墙、船桥及其底墙。
上层建筑长21.61米，宽44.0米，高14.95米。
上层建筑采用低碳钢，其材料参数为Lao = 7800pa，弹性模量为E=2.1×1011，鱼系数为v=0.3，许用应力为235MPa，材料转换系数为。
1.2上层建筑有限元模型MSC软件。
Patran为船舶上层建筑的三维有限元建模。
有限元模型包括:罗京大桥及其28-FR47的下部壁结构；fr 24-fr 47的导电桥及其下部壁结构；fr 23-fr 45的船长桥及其下部壁结构；fr 23-fr 45的客厅桥及其下部壁结构；fr 25-fr 50的船舶桥及其结构每座桥下部的纵梁、横梁和启用构件的梁单位，共计65633个单位和467个节点。
船舶上层建筑整体吊装强度有限元分析
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构造在自重作用下的响应进展了有限元分析，合成得到了吊装引起的上层建筑的构造响应．计算分析说明文中提出的吊装方案可行，构造响应满足强度要求．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；根据构造响应的特点可提出合理有效的构造加强措施，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，降低造船本钱．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，刚性那么小，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，并对上层建筑构造进展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，对上层建筑的构造进展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软件对其进展吊装时的强度进展有限元分析．1 上层建筑根本情况及有限元模型1.1上层建筑根本情况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；上层建筑构造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 上层建筑及其各局部的重量、重心1.2 上层建筑有限元模型1.2.1 上层建筑构造有限元模型利用MSC,Patran软件对亡层建筑船体构造建立构造有限元模型．上层建筑整体有限元模型如图1所示．参考中国船级社?船体构造强度直接计算指南?选取有限元网格尺寸：有限元模型中的板材均为平面板，板材采用四节点四边形板单元；横梁、纵骨、纵桁采用梁单元模拟．模型共有30339个节点、43953个单元．图1 105000DWT油轮上层建筑整体构造有限元模型1.2.2 质量模型本文研究船体构造在承受船体、舾装件、居装件等重力作用F的应力与变形．通过定义全船构造有限元模型中构件单元的尺寸和密度，可以由程序自动计算船体构造构件钢材自重：居装件重量主要是甲板敷料的重量，它以分布力的形式施加到相应的甲板(主要为驾驶、C、B、A四层甲板)；其余构件重量相对较小，以加大构造密度的方式予以考虑．调整构造的重量、重心，使其与实际构造的重量、重心相一致．1.2.3 边界条件本船上层建筑整体吊装方案中吊马布置在左右舷13120围壁上．由于吊点布置数量较多，在有限元模型中约束处理采用左舷13120围壁上缘约束x、y、z三方向的位移；右舷13120围壁上缘约束x、z两方向的位移．在计算分析构造在在吊装前由于重力作用引起的构造响应时，有限元模型的约束处理采取A甲板下纵横围壁下缘完全刚性约束，即约束x、y、z 三方向的平动和转动．2 上层建筑吊装强度有限元分析2.1 上层建筑吊装强度有限元计算简介吊装前后上层建筑构造的变化土要是约束的变化，吊装前构造放置于平台胎架上，A甲板的围壁与胎架接触，构造重量通过A甲板的围壁传至地面；在吊装过程中构造重量通过驾驶甲板左右舷壁板上的16个吊马传至缆绳。
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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。