بررسی تاثیر شکل و محل آسیب ایجاد شده در استحکام مقطع میانی یک شناور آلومینیومی دو بدنه ای نوین از نوع هارث

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه صنعتی شریف، دانشکده مهندسی مکانیک

2 استاد، دانشگاه صنعتی شریف، قطب علمی هیدرودینامیک و دینامیک متحرک‌های دریایی

چکیده

ورق های فلزی قسمت اصلی سازه کشتی ها و سازه های فرا ساحل را تشکیل می دهند. این ورق ها در معرض انواع نیرو های فشاری قرار دارند به همین دلیل یکی از اصلی ترین مکانیزم های شکست این سازه ها، خمش در ورق ها می باشد.به همین خاطر برای طراحی ایمن این سازه ها ، بررسی استحکام خمشی سازه لالزامی می باشد. بررسی سازه با استفاده از تکنیک المان محدود یکی از بهترین روش ها برای طراحی چنین سازه هایی می باشد.در این روش علاوه بر دقت و سرعت بالا ، توانایی شبیه سازی با متغیر های گوناگون وجود دارد.سازه شناورها به روش های مختلفی ممکن است در معرض آسیب قرار گیرند. آسیب ممکن است در قسمت های مختلف شناور و به شکل های متفاوتی مشاهده گردد.در ایت تحقیق، ورق های آومینیومی آسیب دیده بصورت عددی مورد مطالعه قرار گرفته است .در این تحقیق مشاهده گردید که که هرچه محل آسیب به لبه های ورق های آلومینیومی نزدیک تر باشد استحکام خمشی ورق ها کاهش خواهد یافت و همچنین مشاهده گردید که شکل آسیب تاثیر کمی در استحکام ورق دارد.در این تحقیق برای بررسی تاثیر آسیب بر مجموعه ای از ورق ها و استحکام دهنده ها در دو حالت سالم و آسیب دیده،مقطع میانی یک فروند شناور هارث تحت گشتاور خمشی مورد بررسی قرار گرفت.مشاهده گردید که در صورتی که آسیب ایجاد شده در ناحیه کف و دک شناور اتفاق افتد کاهش استحکام در کل شناوربطور قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] B. Bedair, Recent developments in analysis of deteriorating stiffened panels subjected to static and explosive forces, Multidiscipline Modeling in Materials and Structures Vol. 9, No. 1, pp 62-80, 2013.
[2]   Lee  YW,  Paik JK, Thayamballi AK, Currey R.  A novel concept for   structural design and construction of  vessels—using aluminium honeycomb sandwich panels. Transactions of  the Society of Naval Architects and Marine Engineers1996;105:285–302.
[3]   Kennell  C, Lavis DR,  Templeman  MT.  High speed sealift technology. MarineTechnology 1998;3:135–50.
[4]  Spencer JS.  Structural  design of  aluminium  crewboats. Marine Technology1975;12(3):267–74.
[5]   Henrickson WA,  Spencer JS. A synthesis of  aluminium crewboat structural design. Marine Technology 1982;19(1):52–72.
[6]   Latorre R, Herrington PD,  Folse MD,  Uno-swiftships development of  a cost effective aluminium catamaran structure. GCRMTC  Final Report  Project no.95-10, January 1997.
[7]   Latorre  R,  Mattei  N,   Herrington  P,  Development  of   design guidelines to minimize high-speed catamaran hull motions and structural cracking. Final Report, GCRMTC  Research project 95–10, June 1999.
[8] Kristensen QHH,  Moan T, Ultimate strength of aluminium plates under biaxial loading, Proceedings of  the Fifth Internation Conference on Fast Sea Transportation, New York,  1999.
[9] G. Wang, Y. Chen, H. Zhang, Yung Shin, Residual Strength of Damaged Ship Hull, Ship structures for the new millennium 13-14, 2000.
[10] Kh. M. El-Sawy, S. Nazmy, Effect of aspect ratio on the elastic buckling of uniaxially loaded plates with eccentric holes, thin-walled structures 39.12, pp 983-998, 2001.
[11] Paik JK, et al. The  statistics of weld induced initial imperfections in aluminum stiffened plate structures for   marine  applications.  International  Journal of Maritime Engineering 2006;148(4):19–63.
[12] Collette  MD,   The    impact  of   fusion  welds  on  the  ultimate  strength  of aluminum structures. Proceedings of  PRADS  2007, Houston,  USA.
[13] Paik  JK.  Empirical formulations  for   predicting the  ultimate  compressive strength  of   welded  aluminum  stiffened  panels.  Thin-Walled  Structures 2007;45:171–84.
[14] Mohammad Reza  Khedmati, Abbas Bayatfar, Philippe Rigo.  Post-buckling behaviour and strength of multi-stiffened aluminium panels under combined axial compression and lateral pressure.  Marine Structures 2010; 23:39–66.
 [15] J. M. Underwood, A. J. Sobey, J. I. R. Blake, R. Ajit Shenoi, Ultimate collapse strength assessment of damaged steel-plated structures, Engineering Structures 38, pp 1–10, 2012.
[16] S. Gui-Jie, W. De-Yu, Ultimate strength model experiment regarding a container ship’s hull structures, Ships and Offshore Structures ,Vol. 7, No. 2, 165–184, 2012.
[17] D. Saydam, D. M. Frangopol, Performance assessment of damaged ship hulls, Ocean Engineering68,pp 65–76, 2013.
[18] ] N.E. Shanmugam, Zhu Dongqi, Y.S. Choo, M. Arockiaswamy.  Experimental studies on  stiffened plates under in-plane load and lateral pressure.  Thin-Walled  Structures 2014; 80:22–31.
[19] M. Tekgoz, Y. Garbatov, C. Guedes Soares.  Ultimate strength assessment of welded stiffened plates.  Engineering Structures 2015; 84:325–339.
[20] yan zhang, Yi Huang, Fanlei Meng.  Ultimate strength of hull  structural stiffened plate with pitting corrosion damage under unaxial compression.  Marine Structures 2017; 56:117–136.
[21] Ming  Cai Xu, C. Guedes Soares.Assessment of residual ultimate strength for wide dented stiffened
panels subjected to compressive loads. Engineering Structures 49 (2013) 316–328.
[22] Irene C. Scheperboer a, Evangelos Efthymiou b, Johan Maljaars. Local buckling of aluminium and steel plates with multiple holes. Thin-Walled Structures 99 (2016) 132–141.
[23]S. Saad-Eldeen, Y. Garbatov, C. Guedes Soares. Ultimate strength analysis of highly damaged plates. Marine Structures 45  (2016) 63e85.
[24] Malgorzata Witkowska , C. Guedes Soares, Ultimate strength of locally damaged panels. Thin-Walled Structures 97 (2015) 225–240.
[25] Burak Can  Cerik, Ultimate strength of locally damaged steel stiffened cylinders under axial  compression. Thin-Walled Structures 95 (2015) 138–151.
[26] Zhigang Li, Dingni Zhang, Chunlei Peng, Chunsheng Ma, Jinhuan Zhang, Zhongmin Hu, Jiazhen Zhang, Yanan  Zhao, the effect  of local  dents on the  residual ultimate strength of 2024-T3 aluminum alloy  plate used in aircraft under axial tension tests. Engineering Failure Analysis 48 (2015) 21–29.
[27] S. Saad-Eldeen , Y. Garbatov, C. Guedes Soares, stress–strain analysis of dented rectangular plates subjected to uni-axial compressive loading. Engineering Structures 99 (2015) 78–91.
[28] Mohsen Mohammadi, Mohammad Reza Khedmati and Karim Akbari Vakilabadi(2015). Effects of hull damage on global loads acting on a trimaran ship.Ships and Offshore Structures, Vol. 10, No. 6, 635–652.
[29] Anuar  AbuBakar , R.S. Dow, Simulation of ship  grounding damage using the  finite element method. International Journal of Solids and Structures 50 (2013) 623–636.
[30] Bin Liu, C. Guedes Soares, Simplified analytical method for evaluating web girder crushing during ship collisionand grounding. Marine Structures 42  (2015) 71e94.
[31] Bin Sun  , Zhiqiang Hu , *, Ge Wang, An analytical method for predicting the ship side structure response in raked bow collisions. Marine Structures 41  (2015) 288e311.
[32] J.N. Marinatos, M.S. Samuelides, Towards a unified methodology for  the simulation of rupture in collision and grounding of ships. Marine Structures 42  (2015) 1e32.
 [33] Ebrahim Soleimani, Mohammad Reza Tabeshpour, Mohammad Saeed Seif. 2019. Parametric study of buckling and  post- buckling behavior for an aluminum hull structure of a high-aspect-ratio twin hull vessel. Journal of Engineering for the Maritime Environment.
[34] M. Suneel Kumar, P. Alagusundaramoorthy, R. Sundaravadivelu,  ULTIMATE STRENGTH OF SQUARE PLATE WITH RECTANGULAR OPENING UNDER AXIAL COMPRESSION, Journal of Naval Architecture and Marine Engineering, June x, pp 15-26 ,2007.
[35] C. Yu, J. Lee, Ultimate strength of simply supported plate with opening under uniaxial compression, Inter J Nav Archit Oc Engng 4, pp 423-436, 2012.
[36] J. Underwood, A. Sobey, J. Blake, R. Ajit Shenoi, Ultimate collapse strength assessment of damaged steel-plated structures, Engineering Structures 38, pp 1–10, 2012.
[37] John A.W. Sajdak(2004). Analyses of Ship Collisions: Determination of Longitudinal Extent of Damage and Penetration. Ph.D. theses. Virginia Tech, Blacksburg, VA, USA.
[38] Seif, M.S. and Tavakoli, M.T., 2004. New technologies for reducing fuel consumption in marine vehicles. In XVI SORTA Symposium, Croatia.
[39]M. B. Bashir, "Strength and hydrodynamic performance of a multihull vessel," 2014. Submitted for the degree of Doctor of Philosophy, School of Marine Science and Technology, Newcastle University,United Kingdom.
[40] Hydro lance  corporation, http://www.hydrolance.net/.
[41] Benson, S., Downes, J. & Dow, R. S. 2013. Compartment level progressive collapse analysis of lightweight ship structures. Marine Structures, 31, 44–62.
[42] E. Alfred Mohammed, S.D. Benson, S.E. Hirdaris, Design safety margin of a 10,000 TEU container ship through ultimate hull girder load combination analysis. Marine Structures 46 (2016) 78e101.
[43] S. Benson, J. Downes, R. S. Dow.2011.Ultimate strength characteristics of aluminium plates for high-speed vessels. Ships and Offshore Structures, , 6:1-2, 67-80.