外飄型船艏砰擊強(qiáng)度評估與優(yōu)化研究.pdf

1、船舶在惡劣海況中航行的時候，由于船體和波浪之間的運(yùn)動相對劇烈，當(dāng)船體結(jié)構(gòu)出水再入水時候容易發(fā)生砰擊現(xiàn)象。與波浪直接沖撞的船體結(jié)構(gòu)區(qū)域承受著巨大的砰擊壓力，局部結(jié)構(gòu)可能會因此受到嚴(yán)重破壞，也會對船體結(jié)構(gòu)安全性造成影響。因此，就船體結(jié)構(gòu)安全性方面而言，砰擊載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)問題值得研究。
　　本文基于有限元軟件MSC.PATRAN、MSC.DYTRAN、MSC.NASTRAN對船艏外飄結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)分析、動力響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析。

2、本文的主要工作如下：
　　(1)采用準(zhǔn)靜態(tài)法對船艏外飄結(jié)構(gòu)的局部強(qiáng)度進(jìn)行評估。包括：①按照英國勞氏(LR)規(guī)范計算艏部外飄結(jié)構(gòu)承受的波浪砰擊載荷；②按照英國勞氏(LR)規(guī)范校核3800 PCTC船艏結(jié)構(gòu)外板板厚、次要構(gòu)件剖面模數(shù)等是否達(dá)到規(guī)范要求；③基于(LR)規(guī)范運(yùn)用MSC.DYTRAN軟件建立3800 PCTC船艏結(jié)構(gòu)有限元模型，運(yùn)用MSC.NASTRAN計算砰擊載荷作用下艏部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平，校核主要支撐構(gòu)件(Primary

3、Structures)的剪切強(qiáng)度是否滿足規(guī)范要求。
　　(2)采用動力學(xué)分析方法對船艏入水的過程進(jìn)行數(shù)值模擬，得到艏部外飄區(qū)域不同計算點的砰擊載荷大小和艏部結(jié)構(gòu)響應(yīng)。研究了3800 PCTC艏部分段結(jié)構(gòu)入水砰擊過程的結(jié)構(gòu)響應(yīng)分布規(guī)律，并且分析了船艏結(jié)構(gòu)材料的屈服強(qiáng)度、入水速度、船艏形狀以及入水角度等因素的變化對三維艏部結(jié)構(gòu)入水砰擊過程中結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。
　　(3)采用瞬態(tài)響應(yīng)分析方法對船艏外飄結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真計算，得到艏部結(jié)構(gòu)響

4、應(yīng)分布規(guī)律。首先，基于 SESAM軟件對船體速度進(jìn)行了預(yù)報。根據(jù)預(yù)報速度，結(jié)合規(guī)范公式，得到3800 PCTC艏部外飄區(qū)域結(jié)構(gòu)上砰擊載荷，最后對艏部外飄區(qū)域結(jié)構(gòu)進(jìn)行了直接瞬態(tài)響應(yīng)分析。
　　(4)將船艏外飄結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)靜態(tài)分析、動力響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析的結(jié)果進(jìn)行對比分析，得到：直接瞬態(tài)響應(yīng)分析法是最合理的船艏外飄結(jié)構(gòu)響應(yīng)的仿真計算方法。并且對3800 PCTC艏部外飄區(qū)域多處應(yīng)力水平比較高的結(jié)構(gòu)區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化，并利用直接瞬態(tài)響應(yīng)分析法