大型汽車(chē)運(yùn)輸船防撓曲設(shè)計(jì)理念和Racking強(qiáng)度評(píng)估方法研究.pdf

1、汽車(chē)運(yùn)輸船是專(zhuān)門(mén)運(yùn)載各類(lèi)車(chē)輛的船舶，也可運(yùn)輸大型滾裝貨品，是一種高技術(shù)、高附加值船型。其建造和營(yíng)運(yùn)的歷史約30年左右。汽車(chē)運(yùn)輸船雖然屬于滾裝船范疇，但因其運(yùn)載貨物的特殊性，其船型布置，特別是結(jié)構(gòu)也有其自身特點(diǎn)，例如大型深、多甲板、貨艙區(qū)域開(kāi)闊且橫向不設(shè)置艙壁等，橫向強(qiáng)框架來(lái)承擔(dān)貢獻(xiàn)整個(gè)船體的橫向強(qiáng)度。如設(shè)計(jì)不當(dāng)，汽車(chē)運(yùn)輸船在橫傾狀態(tài)下因橫向歪斜或斜菱(Racking)變形時(shí)，橫向強(qiáng)框架在舷側(cè)接頭區(qū)域容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)被撕裂損壞的危險(xiǎn)，因此必須

2、特別重視汽車(chē)運(yùn)輸船的橫向強(qiáng)度。
　　 從如何抵抗橫向力出發(fā)，汽車(chē)運(yùn)輸船又分為剛性設(shè)計(jì)和柔性設(shè)計(jì)兩種不同的設(shè)計(jì)理念。前者是指甲板強(qiáng)框架和舷側(cè)強(qiáng)肋骨上下對(duì)齊，構(gòu)成完整的環(huán)形框架結(jié)構(gòu)來(lái)共同抵抗Racking變形；后者是指甲板強(qiáng)框架和舷側(cè)強(qiáng)肋骨上下不對(duì)齊，整個(gè)甲板承受的橫向力通過(guò)在艏、艉及機(jī)艙區(qū)域的特別設(shè)計(jì)的橫向強(qiáng)構(gòu)件來(lái)抵抗Racking變形。兩種設(shè)計(jì)理念各有特點(diǎn)。本文以某6600車(chē)位汽車(chē)運(yùn)輸船為例，采用全船有限元分析，對(duì)兩種設(shè)計(jì)理念涉

3、及的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、直接計(jì)算方法、簡(jiǎn)化分析方法及差異性等進(jìn)行了深入研究。其中：
　　 首先，針對(duì)汽車(chē)運(yùn)輸船的主要承載構(gòu)件--車(chē)輛甲板，進(jìn)行了分析研究。在深入討論車(chē)輛甲板設(shè)計(jì)輸入信息的基礎(chǔ)上，通過(guò)力學(xué)原理分析和算例比較，就各主要船級(jí)社對(duì)車(chē)輛甲板的規(guī)范要求進(jìn)行了差異分析；通過(guò)3維梁系分析，給出了剛性設(shè)計(jì)和柔性設(shè)計(jì)理念下車(chē)輛甲板設(shè)計(jì)的差異；并歸納了車(chē)輛甲板的設(shè)計(jì)步驟。
　　 其次，基于挪威船級(jí)社(DNV)規(guī)范，對(duì)其要求的兩種不同設(shè)計(jì)

4、理念下的Racking強(qiáng)度分析方法進(jìn)行了研究，包括建模方法、載荷施加、邊界條件、應(yīng)力評(píng)估等；針對(duì)例船進(jìn)行了Racking狀態(tài)下的采用柔性設(shè)計(jì)的汽車(chē)運(yùn)輸船全船橫向強(qiáng)度評(píng)估，研究了柔性設(shè)計(jì)理念下船體應(yīng)力分布特點(diǎn)、橫向變形大小、熱點(diǎn)區(qū)域范圍等內(nèi)容；在此基礎(chǔ)上，將原按柔性設(shè)計(jì)的例船改為剛性設(shè)計(jì)，進(jìn)行了Racking狀態(tài)下全船有限元分析和局部艙段有限元分析，比較了剛性設(shè)計(jì)不同邊界局部有限元分析的差異，以及全船分析基礎(chǔ)上剛性設(shè)計(jì)和柔性設(shè)計(jì)理念的異同