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双体船船体结构强度的直接计算法

吴荻  
【摘要】: 船舶的结构设计一般是采用规范设计和直接计算两种方法来完成。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,因此船舶结构强度直接计算法的应用日趋广泛。双体船因其宽阔、稳定、灵活之优点而倍受中外推崇,成为近年来正在崛起的一种新船型。中国船级社《钢质内河船舶入级与建造规范》中第15章双体船船体结构补充规定中指出具有船长大于60m等情况的双体船应由直接计算确定结构尺寸。但目前国内尚无相关的具体规定,本文在这些方面做了初步的尝试。 由于船舶结构本身的复杂性以及外部载荷的复杂性,准确预报结构强度一直是一项非常困难的任务。有限元的出现使传统的船舶结构力学发生了根本变革。过去手算方法不能解决的问题,用有限元法可迎刃而解,并能进行整体结构分析,从而改变了传统的把总强度与局部强度分开来孤立进行计算的概念。合理的建立船体结构强度分析的有限元模型,可以求出整船的应力状态。本文中的有限元计算正是在以上前提下进行的。 整体来说,本文从双体船的研究现状入手,详细分析了该船型的结构特点和总体性能,对其所受载荷和总体强度计算做了基本的说明,针对连接桥这一关键环节展开详细讨论,在算法上介绍了前人的经验公式,分析比较得出更为准确的简化公式,并结合实船数据进行验算。然后,运用通用有限元软件ANSYS对一条双体渡轮进行了结构强度计算,试用所得新公式进行加载,选取较为合理的约束形式,讨论了尾楼的设置对连接桥受力的影响。并将计算的重要环节连接桥单独取出,进行专门的简化模型推导,根据连接桥上与片体相连处节点的受力情况分析应力分布规律,寻找合理的载荷施加方法,并根据实际情况对模型进行约束,使连接桥单独计算的结果与全船计算相吻合,从而达到模拟全船的简便计算的目的。以上工作,包括计算公式的推导、全船模型的建立以及载荷和约束的施加、连接桥单独建模的受力分析的各项探讨,为今后制定相应的规范提供了参考。


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