横向强度有限元分析

2013-06-13  by:广州有限元分析、培训中心-1CAE.COM  来源:仿真在线

利用MSC/Nastran软件探讨了散货船横向强度的计算方法.文中给出了外载荷的计算方法和边界条件的施加方法,并在五种工况下对一散货船进行了横向强度分析.通过有限元分析得到的结论可用于指导散货船的结构设计与优化.计算结果表明结构响应满足强度要求.

1船体说明及有限元模型
  
   1.1船体说明
  
20,000吨级载重量散货船,船体均采用CCSA级钢.货舱区域为单壳、双底结构,肋骨间距为700 mm;双层底高1,200 mm,强框架间距2,500 mm;并设有5根双层底纵析.船舶总长:L=145.0 m、型宽8=21.2 m、型深D=12.6 m、结构吃水ds=8.2 m、方型系数Cb=0.826.
  
   1.2有限元模型
  
用三维有限元模型进行散货船主要构件的横向强度计算时,模型范围为半宽模型,包括船中货舱区的1/2个货舱+1/2个货舱,舱段模型的纵向范围从肋位Fr70到肋位Fr122;垂向范围为船体型深.各船体构件采用板或梁单元模拟.有限兀模型见图1.坐标系统采用右手坐标系,原点位于Ff70船底中线处,x轴向船首为正方向,y轴向左舷为正方向,z轴向上为正方向.
  

   1.3边界条件
   
模型的两端(简称A端和B端)和中纵剖面(CL)均需约束,详细边界条件见表1.
   

   1.4计算工况与载荷
因为横向强度计算仅考虑舱内货物压力和舷外水压力的影响,因此计算工况按照装载手册选取.取重压载、一般压载、隔舱满载、重货均匀满载和轻货均匀满载五种工况进行计算.具体计算工况见表2.

2计算结果
  
本文对5种工况并考虑了舷外水压力情况下进行了数值计算,板单元的最大应力见表3、梁单元的最大应力见表4.为了节省篇幅,本文只列出了LCI的应力云图(图2-图11).
   

   3结语
  
本文在建立有限元模型的基础上,分别在重压载、一般压载、隔舱满载、重货均匀满载、轻货均匀满载5种工况下分别对散货船进行了横向强度计算从计算结果来看,重压载(板单元)和隔舱满载(板单元与梁元)两种工况是危险的装载工况,在实际装载中应加以重视.重压载工况下,船底板、内底板、舷侧外板以及横舱壁的应力都比较大,而在隔舱满载工况下甲板、横向骨架以及纵向骨架的应力比较大.因此,散货船设计时重点应考虑重压载和隔舱满载两种工况.

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