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散货船结构强度直接计算及强度标准研究

关宝新  
【摘要】: 船舶结构强度是影响船舶远洋运输安全性的重要因素。由于船舶尺度的增大以及新船型的开发,世界各国的船级社都在寻找既先进科学又合理可靠的新的设计方法,于是出现了船舶结构强度直接计算法,并被各国船级社所广泛采用,一般都规定,对于船长≥190m或者结构形式复杂的散货船均要进行直接计算。但是,各船级社进行直接计算时所采用的具体方法有所不同,本文主要研究CCS、DNV、LR、GL四家船级社在进行船舶结构强度直接计算时,各自采用不同的边界条件处理方法,对计算结果的影响。 本文首先阐述了CCS、DNV、LR、GL四家船级社进行船舶结构强度直接计算的具体做法和基本规定。这四家船级社相同之处是都采用了船舯附近的两舱段长的有限元计算模型,有限元模型单元的划分主要依据纵骨间距和肋距,即所谓的细网格模型,结构单元以板壳单元和梁元居多。不同之处是在处理外力特别是边界条件时方法有差异,并且衡准的应力成份也不相同。本文列举出CCS、DNV、LR、GL这四家船级社强度标准,同时论述了CCS、DNV、LR、GL在建模时的各自的处理方法及要求。选取15万吨散货船建立了有限元分析模型,参照该船“装载手册”及“CCS散货船结构强度直接计算指南”本文选取8种计算工况,按照CCS、DNV、LR、GL四家船级社直接计算方法进行计算,并进行了详细的比较与分析。其中外力部分统一采用了中国船级社《海规》(1996)和《船体结构强度直接计算指南》(2001)的载荷计算公式,论述了CCS、DNV、LR、GL四家船级社各自的边界条件处理方法。 在计算中,本文分别按照CCS、DNV、LR、GL的边界条件进行计算求解,将计算结果与CCS、DNV、LR、GL各自的强度标准进行比较,校核船舶结构强度是否满足要求。并比较按照CCS、DNV、LR、GL四种不同边界条件计算所得的结果,进行结果分析,得出结论。这些结论基本概括为:按照各船级社的方法计算,对船体结构的安全性进行评估可以得到相同的判断;对模型局部仍需要进行详细的局部计算;施加端面剪力会略增大计算应力结果;DNV、LR多次计算进行叠加。可能会使三角形单元的负面作用以及应力集中更加恶化等。


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