loadings is treated by means of inertia relief. The numerical results show that the strength of the barge fulfills the requirements
demanded. Key words structural strength of ship direct calculation inertia relief
梁单元轴心应力 σ
r
最小 最大
119. 16 - 185. 64 102. 86
124. 43 - 193. 44 118. 77
116. 92 - 164. 48 95. 12
106. 36 - 68. 66 87. 46
110. 44 - 109. 98 95. 55
104. 42 - 81. 26 94. 16
- 24. 96 22. 48 - 31. 63 20. 99 - 53. 24 49. 13
- 67. 95 42. 85 - 54. 27 41. 06 - 53. 44 49. 53
- 68. 87 32. 47 - 48. 97 46. 47 - 53. 27 50. 20
MPa
τmax 最大
舷外水压力考虑了静水 、中拱波浪和中垂波
浪等 3 种波浪条件 ,用 SCLOS程序计算波浪载荷
以及波浪中拱 、中垂状态的吃水压力的形式施加 (考虑 Smith
修正) 。
根据模 型 试 验 得 到 三 个 方 向 上 顶 推 力 的 峰
值 ,组合如下 :沿船长方向的顶推力方向不变 ,大
考虑驳船满载和压载两种载况 ,静水 、中拱波 浪和中垂波浪三种舷外水条件 ,以及自航 (0 速漂 泊) 和顶推力峰值的各种组合工况 。
模型中施加的载荷包括 :货物压力 (包括矿石
货物或者压载水) 、重量 (包括船体结构自身的重
量 、设备舾装等的重量) 、舷外水压力 (考虑静水 、
中拱波浪以及中垂波浪等波浪条件) 和顶推力 。
小取其峰值 ;因为船体结构左右对称 ,横向顶推力
仅取向左舷方向 ;而垂向的顶推力 ,由于推轮和驳
船在纵摇和升沉的相对运动在两个方向上均有可
能 ,所以分别取两个方向上的峰值进行组合 。
采用惯性释放的方法处理边界条件 ,用结构
的惯性 (质量) 力来平衡外力 ,去掉支座 ,消除约束
点的反力对变形和应力状态的影响 ,以便得到更
- 202. 33 122. 89 - 75. 35 61. 11 - 83. 74 67. 98
- 184. 59 110. 37 - 75. 24 64. 43 - 74. 68 71. 55
- 60. 09 93. 47 - 35. 52 33. 40 - 52. 79 49. 52
- 62. 68 67. 30 - 55. 37 41. 81 - 52. 75 49. 90
116. 13 - 199. 37 151. 39
117. 54 - 206. 99 148. 14
112. 71 - 201. 85 157. 98
54. 52 - 130. 22 127. 04
52. 15 - 130. 44 127. 31
63. 81 - 141. 07 145. 00
87. 71 - 129. 75 189. 96
船海工程 2005 年第 5 期 (总第 168 期) 文章编号 167127953 (2005) 05203239
8 000 t 级江海直达驳船的全船结构强度直接计算
张少雄1 陈南华1 张 伟2
1. 武汉理工大学交通学院 武汉 430063 2. 长江航运科学研究所 武汉 430021
该船主尺度及主要参数如下 。
总长 99. 11 m ; 中剖面系数 0. 981 ;
水线长 98. 00 m ; 方形系数 0. 877 ;
垂线间长 98. 00 m ; 排水量 10 024 t ;
型宽 20. 00 m ;
站距 4. 90 m ;
型深 7. 60 m ;
肋距 0. 70 m ;
加合理和符合实际情况的计算结果 ,对船舶结构
的强度进行更加合理的分析与评估 。
图 2 板单元形心处中面 Von Mises 应力云图( MPa) 40
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σ e
最大 207. 18 216. 32 203. 23 184. 90 191. 94 181. 40 213. 20 220. 13 207. 97 98. 21 90. 33 119. 39 165. 70 134. 35 190. 35 79. 45 77. 12 82. 41
表 1 8 000 t 级海驳结构强度 、应力结果
货物 (铁矿石) 载荷按照文献[ 1 ]计算 ,计算中
取货物密度
ρ c
=
3.
0
tΠm3
,休止角 δ=
35°。以面
压力的形式施加 。
船体构件钢料的重量以惯性力的形式施加 ;
其他质量 (如设备 、人员 、舾装 、栏杆 、舷梯 、管线 、
焊缝等) 近似分配到船舶的首尾及货舱区 ,简化为
作用在主甲板上的均布面积压力载荷 。
The whole ship structural strength direct analysis for the 8 000 t river2to2sea barge
ZHANG Shao2xiong CHEN Nan2hua ZHANG Wei 1. School of Transpotation Wuhan University of Technology Wuhan 430063 2. School of Transpotation Wuhan University of Technology Wuhan 430021 Abstract The 32dimensional FE model is built for strength direct analysis with the whole ship structure of the 8000 t river2to2sea barge. This paper computes the wave loads in the specified routine with direct method ,calculates the loading of cargo according to the Guide of Structural Strength Direct Analysis of the Bulk Carrier of CCS. The equilibrium of external
- 72. 25 46. 71 - 57. 35 53. 79 - 34. 87 62. 62
- 103. 40 62. 40 - 66. 42 56. 72 - 35. 21 63. 95
- 67. 17 38. 88 - 57. 20 52. 00 - 34. 56 60. 15
- 200. 25 114. 46 - 73. 72 67. 48 - 80. 88 69. 46
8 000 t 级江海直达驳船 ,为北仑 —武钢的铁
矿石运输而研制 。在海上 200 n mile的航线上 ,与
1 080 ×2 kW 海推组成一顶一船队 。
本船为全焊接 、钢质单体船 ,尾部开槽 。结构
形式为全纵骨架式 ,货舱区为双底 、双舷侧结构 ,
船中处设平面舱壁 ;首尾为单底 、单舷侧结构 。
摘 要 对 8 000 t 级江海直达驳船建立全船结构有限元模型 ,对特定航线的波浪载荷进行直接计算 ,参 照CC《S 散货船结构强度直接计算指南 (2003) 》计算货物压力 ,取用强度标准 ,利用惯性释放处理载荷平衡及边 界条件 。计算表明该驳船结构满足强度要求 。
关键词 船体结构强度 直接计算 惯性释放 中图分类号 U661. 43 文献标识码 A
船海工程 2005 年第 5 期 (总第 168 期)
工况
静水 、货物 、无顶推力 静水 、货物 、上顶推力 静水 、货物 、下顶推力 中拱 、货物 、无顶推力 中拱 、货物 、上顶推力 中拱 、货物 、下顶推力 中垂 、货物 、无顶推力 中垂 、货物 、上顶推力 中垂 、货物 、下顶推力 静水 、压载 、无顶推力 静水 、压载 、上顶推力 静水 、压载 、下顶推力 中拱 、压载 、无顶推力 中拱 、压载 、上顶推力 中拱 、压载 、下顶推力 中垂 、压载 、无顶推力 中垂 、压载 、上顶推力 中垂 、压载 、下顶推力
1 计算模型
取全船范围内的船体结构主要构件 ,按照该 船的型线 ,各构件设计尺寸 、板厚 、截面 、开孔等建 立三维有限元模型进行计算 ,见图 1 。
图 1 计算模型
模型中采用了以下几种单元 。 1. 1 板壳单元
模拟船体中的内外壳板 、甲板 、平台 、纵横舱 39
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板单元形心处中面应力
σ
σ
σ
x
y
z
最小 最大 最小 最大 最小 最大
- 144. 79 87. 94 - 70. 35 65. 13 - 55. 95 67. 71
- 173. 75 104. 52 - 81. 12 68. 79 - 67. 87 69. 94
- 134. 94 78. 70 - 71. 40 63. 20 - 48. 71 64. 73