搜索橫向強(qiáng)度有限元分析
2013-06-13 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來(lái)源:仿真在線
利用MSC/Nastran軟件探討了散貨船橫向強(qiáng)度的計(jì)算方法.文中給出了外載荷的計(jì)算方法和邊界條件的施加方法,并在五種工況下對(duì)一散貨船進(jìn)行了橫向強(qiáng)度分析.通過(guò)有限元分析得到的結(jié)論可用于指導(dǎo)散貨船的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化.計(jì)算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)響應(yīng)滿足強(qiáng)度要求.
1船體說(shuō)明及有限元模型
1.1船體說(shuō)明
20,000噸級(jí)載重量散貨船,船體均采用CCSA級(jí)鋼.貨艙區(qū)域?yàn)閱螝?、雙底結(jié)構(gòu),肋骨間距為700 mm;雙層底高1,200 mm,強(qiáng)框架間距2,500 mm;并設(shè)有5根雙層底縱析.船舶總長(zhǎng):L=145.0 m、型寬8=21.2 m、型深D=12.6 m、結(jié)構(gòu)吃水ds=8.2 m、方型系數(shù)Cb=0.826.
1.2有限元模型
用三維有限元模型進(jìn)行散貨船主要構(gòu)件的橫向強(qiáng)度計(jì)算時(shí),模型范圍為半寬模型,包括船中貨艙區(qū)的1/2個(gè)貨艙+1/2個(gè)貨艙,艙段模型的縱向范圍從肋位Fr70到肋位Fr122;垂向范圍為船體型深.各船體構(gòu)件采用板或梁?jiǎn)卧M.有限兀模型見(jiàn)圖1.坐標(biāo)系統(tǒng)采用右手坐標(biāo)系,原點(diǎn)位于Ff70船底中線處,x軸向船首為正方向,y軸向左舷為正方向,z軸向上為正方向.
1.3邊界條件
模型的兩端(簡(jiǎn)稱A端和B端)和中縱剖面(CL)均需約束,詳細(xì)邊界條件見(jiàn)表1.
1.4計(jì)算工況與載荷
因?yàn)闄M向強(qiáng)度計(jì)算僅考慮艙內(nèi)貨物壓力和舷外水壓力的影響,因此計(jì)算工況按照裝載手冊(cè)選取.取重壓載、一般壓載、隔艙滿載、重貨均勻滿載和輕貨均勻滿載五種工況進(jìn)行計(jì)算.具體計(jì)算工況見(jiàn)表2.
2計(jì)算結(jié)果
本文對(duì)5種工況并考慮了舷外水壓力情況下進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,板單元的最大應(yīng)力見(jiàn)表3、梁?jiǎn)卧淖畲髴?yīng)力見(jiàn)表4.為了節(jié)省篇幅,本文只列出了LCI的應(yīng)力云圖(圖2-圖11).
3結(jié)語(yǔ)
本文在建立有限元模型的基礎(chǔ)上,分別在重壓載、一般壓載、隔艙滿載、重貨均勻滿載、輕貨均勻滿載5種工況下分別對(duì)散貨船進(jìn)行了橫向強(qiáng)度計(jì)算從計(jì)算結(jié)果來(lái)看,重壓載(板單元)和隔艙滿載(板單元與梁元)兩種工況是危險(xiǎn)的裝載工況,在實(shí)際裝載中應(yīng)加以重視.重壓載工況下,船底板、內(nèi)底板、舷側(cè)外板以及橫艙壁的應(yīng)力都比較大,而在隔艙滿載工況下甲板、橫向骨架以及縱向骨架的應(yīng)力比較大.因此,散貨船設(shè)計(jì)時(shí)重點(diǎn)應(yīng)考慮重壓載和隔艙滿載兩種工況.
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