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基于ABAQUS的散货船舱段有限元强度分析

袁帅  
【摘要】: 基于有限元理论的计算机辅助工程技术(CAE)在船舶结构仿真和设计领域有着广泛的应用。伴随CAE技术的发展,船舶结构工程师可以在计算中更加全面地考虑不同类型载荷对船舶的影响。在船舶结构计算的发展过程中,最初的计算方法是经典薄壁梁理论,现在已经发展成为以船舶舱段及整船为建模对象的有限元分析方法。由于计算机软硬件的限制,整船的有限元建模方式并没有得到广泛应用,而目前在船舶结构计算中占有主导地位的是船舶舱段模型的有限元仿真方法。 本文结合大开口型干散货运输船舶的结构特点,依据国际船级社协会(IACS)制定的《散货船共同结构规范》,基于通用CAE软件ABAQUS,对某船长为150.1m(20000 t级)的散货船进行舱段有限元建模。模型的建造范围为1/2+1+1/2舱位,共88个肋位。在模型建造过程中对船舶结构的细部构件进行了简化,主要是忽略了肋板上的小尺寸减重孔。 根据规范规定,在满载条件下,分别针对迎浪中垂(H1)、随浪中垂(F1)、横浪最大横摇(R1)和横浪最大外部压力(P1)四种船舶设计工况,在模型上施加了相应的载荷及边界条件。工况中考虑的载荷包括:船体梁载荷、静水压力、水动压力、货物压力和船舶自重。利用有限元程序分析四种工况下该船舶舱段的位移、应变及应力的分布情况。 根据分析的结果,可得出以下结论:(1)舱段模型中的较大应力主要分布在中间舱室上部舷侧、甲板和舱口围板:(2)在四种工况下,舱段模型的中间舱室舱口角隅附近都产生应力集中;(3)在船舶的内、外壳上,较大的应力发生在甲板和船底处;(4)对于四种工况,中间舱室舱口围板都有较大的变形;(5)在H1工况下,船首方向舱室围板的变形比中间舱室大,船首方向端面上部有应力集中和较大的变形;(6)横浪工况R1、P1下,左舷侧为上风舷,中间舱室右舷侧位移较大。


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