【摘 要】
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船舶在正常航行时和设计使用年限内,船体结构不因受到复杂外力而发生破坏或者大变形的能力即为船舶结构强度。对船舶进行结构强度分析是结构设计必不可少的环节,是保证船舶安
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船舶在正常航行时和设计使用年限内,船体结构不因受到复杂外力而发生破坏或者大变形的能力即为船舶结构强度。对船舶进行结构强度分析是结构设计必不可少的环节,是保证船舶安全可靠最有力的手段。作为海运市场主力船型之一的集装箱船,其结构设计有异于常规船舶,甲板大开口严重削弱其扭转刚度,加之近几年大型化趋势,集装箱船在结构设计上出现了许多新特点,并随之带来新的船体结构强度问题。本文以大型集装箱船为对象,分别研究了基于规范法确定载荷的舱段有限元分析方法和基于设计波法确定波浪载荷的全船有限元分析方法。之后,以某9200TEU集装箱船为目标船,按BV船级社规范对该船进行舱段有限元强度分析;并基于WALCS软件确定设计波及相应的波浪载荷,利用PCL语言实现载荷的自动加载,最后对该船进行全船有限元强度分析。对比舱段分析和全船分析应力结果,发现两种方法获得的应力分布和应力水平较接近,说明舱段分析结果可以较好地代表货舱区域的应力情况;同时,舱段分析应力普遍较全船分析应力大,表明规范法确定计算载荷是偏保守的一种方法。在舱段及全船有限元分析后,发现在船体上部某些过渡区出现明显的应力集中。本文选取最为严重的角隅处,研究节点优化方法来改善角隅过渡处应力集中现象。研究表明,设置负角隅结构可以较大程度减弱应力集中现象;若考虑加厚板,可以进一步改善应力集中状况。基于这种思路,本文提出一种梯形过渡加厚形式,并且通过应力分析获得了较满意的结果。舱段及全船有限元分析使用的网格尺寸偏大,对这些应力集中节点进行细化分析,将细微结构表现在模型中,获得更准确的应力分布。结果发现,某些舱段及全船有限元分析下不满足许用要求的节点,在细化分析中满足许用要求。说明对角隅等高应力区需要进行精度更高的计算,才能确定结构的真实应力状态。
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