手機(jī)直線：
咨詢熱線：0571-56211150
90年代起，造船界對(duì)大開口船采用了基于整船有限元模型的彎扭強(qiáng)度計(jì)算方法，使船體結(jié)構(gòu)分析上升到一個(gè)新水平。國外先進(jìn)船級(jí)社對(duì)大型集裝箱船的總縱強(qiáng)度計(jì)算，通常采用動(dòng)態(tài)載荷法進(jìn)行整船有限元分析直接計(jì)算，其主要內(nèi)容為：用流體動(dòng)力計(jì)算程序進(jìn)行波浪隨機(jī)載荷的長期預(yù)報(bào)，在此基礎(chǔ)上用載荷參數(shù)法，導(dǎo)出對(duì)應(yīng)等效規(guī)則波的參數(shù)組，而此等效規(guī)則波所具有的波長、相位和波高，能使它產(chǎn)生相當(dāng)于長期預(yù)報(bào)概率水平下的極值載荷；將此規(guī)則波作用在全船整體結(jié)構(gòu)有限元模型上，以分析船體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布。
CCS(中國船級(jí)社)近年來在此方面也立題進(jìn)行深入研究，將這一新的技術(shù)分析歸納為三個(gè)基本內(nèi)容：
(1)建立和處理針對(duì)縱向主要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估的足夠精確的整船結(jié)構(gòu)有限元模型與質(zhì)量模型；
(2)根據(jù)船舶生命周期一定的概率水平的長期預(yù)報(bào)值，選定相當(dāng)?shù)牡刃Р耙源擞?jì)算得到直接計(jì)算船體波浪誘導(dǎo)載荷；
(3)提出相應(yīng)的強(qiáng)度衡準(zhǔn)，對(duì)在各等效波作用下的整船有限元分析的應(yīng)力結(jié)果，進(jìn)行主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件的強(qiáng)度評(píng)估。其整個(gè)直接計(jì)算流程框圖見圖所示。
本文以3800TEU集裝箱船為例，用二維線性切片理論方法計(jì)算船舶的波浪力，整船有限元強(qiáng)度分析用MSC/NASTRAN程序系統(tǒng)及MSC/PATRAN的前后處理器來實(shí)現(xiàn)。計(jì)算中，對(duì)置于等效波上的船體模型進(jìn)行慣性平衡調(diào)整處理，用專用程序來實(shí)現(xiàn)。此計(jì)算方法和過程不僅適用大開口船，也適用于其它類型船舶結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度分析。
以單位波幅的規(guī)則波按不同的頻率間隔變化，其范圍為0.2～1.8rad/s；浪向角變化范圍為0～180°；船速取三分之二的設(shè)計(jì)航速；取一系列船舶運(yùn)動(dòng)載荷響應(yīng)作載荷控制參數(shù)，如：垂向彎矩，水平彎矩及扭矩。
從規(guī)則波組計(jì)算得到的響應(yīng)函數(shù)，可以得到船體對(duì)不同波浪的敏感性，從而搜索出在單位波高時(shí)，船體受到上述載荷控制變量達(dá)到最大值時(shí)(最不利的波浪)所對(duì)應(yīng)的響應(yīng)函數(shù)，得到此瞬間時(shí)的浪向角、頻率(即波長)及相位。
以3800TEU集裝箱船為例，通過各航向角的搜索，得到當(dāng)船舶處于航向角為60°時(shí)，船舶受到的波浪扭矩為最大。圖顯示的是3800TEU集裝箱船扭矩的響應(yīng)傳遞函數(shù)曲線。由圖中可以看出，發(fā)生最大扭矩時(shí)的波浪頻率為0.75rad/s。對(duì)此波浪頻率、航向角沿船長的各剖面的載荷響應(yīng)，可以得到在此波浪上的扭矩沿船長的分布。
對(duì)于按無限航區(qū)設(shè)計(jì)的船舶，預(yù)報(bào)船體在其生命周期內(nèi)可能經(jīng)受的最大波浪載荷，主要包括其在世界各海域內(nèi)航行時(shí)經(jīng)受的海況，用出現(xiàn)各種周期與波高的波浪的概率來表達(dá)。這里我們采用的是IACS載荷工作組推薦的波浪散布圖譜。根據(jù)二維切片理論計(jì)算出在波浪譜下的各概率水平的長期預(yù)報(bào)值，取垂向波浪彎矩的長期預(yù)報(bào)值與按規(guī)范計(jì)算值相接近時(shí)所對(duì)應(yīng)概率水平，作為直接計(jì)算取定的概率水平。以3800TEU集裝箱船為例，其垂向波浪彎矩10-6概率水平下的直接計(jì)算值與規(guī)范值較接近。
規(guī)范計(jì)算值(103kN·m)直接計(jì)算值(103kN·m)中拱中垂平均IACS(10-6)2938.1 3524.4 3231.3 3964.1。
將船體置于一個(gè)確定的規(guī)則波上計(jì)算結(jié)構(gòu)應(yīng)力，而這個(gè)規(guī)則波所具有的波長、相位和波高所產(chǎn)生的載荷響應(yīng)，相當(dāng)于長期預(yù)報(bào)概率水平下的值，此確定的規(guī)則波即為等效波。由于在不同波浪上船舶結(jié)構(gòu)出現(xiàn)高應(yīng)力區(qū)域不同，需要根據(jù)不同的載荷控制參數(shù)達(dá)到最大值所確定的一組等效波，以校核船體主要構(gòu)件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
由確定的等效波，用波浪外載荷程序系統(tǒng)計(jì)算船體波浪誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)和船體各剖面的波動(dòng)壓力分布值。
專業(yè)從事有限元分析公司│有限元分析│CAE分析│FEA分析│技術(shù)服務(wù)與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司www.ajqbmz.com，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處和相關(guān)鏈接！