橫向強度有限元分析

2013-06-13 by:廣州有限元分析、培訓中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

利用MSC/Nastran軟件探討了散貨船橫向強度的計算方法.文中給出了外載荷的計算方法和邊界條件的施加方法,并在五種工況下對一散貨船進行了橫向強度分析.通過有限元分析得到的結(jié)論可用于指導散貨船的結(jié)構(gòu)設計與優(yōu)化.計算結(jié)果表明結(jié)構(gòu)響應滿足強度要求.

1船體說明及有限元模型

   1.1船體說明

20,000噸級載重量散貨船,船體均采用CCSA級鋼.貨艙區(qū)域為單殼、雙底結(jié)構(gòu),肋骨間距為700 mm;雙層底高1,200 mm,強框架間距2,500 mm;并設有5根雙層底縱析.船舶總長:L=145.0 m、型寬8=21.2 m、型深D=12.6 m、結(jié)構(gòu)吃水ds=8.2 m、方型系數(shù)Cb=0.826.

   1.2有限元模型

用三維有限元模型進行散貨船主要構(gòu)件的橫向強度計算時,模型范圍為半寬模型,包括船中貨艙區(qū)的1/2個貨艙+1/2個貨艙,艙段模型的縱向范圍從肋位Fr70到肋位Fr122;垂向范圍為船體型深.各船體構(gòu)件采用板或梁單元模擬.有限兀模型見圖1.坐標系統(tǒng)采用右手坐標系,原點位于Ff70船底中線處,x軸向船首為正方向,y軸向左舷為正方向,z軸向上為正方向.

   1.3邊界條件

模型的兩端(簡稱A端和B端)和中縱剖面(CL)均需約束,詳細邊界條件見表1.

橫向強度有限元分析ansys結(jié)果圖圖片2

1.4計算工況與載荷
因為橫向強度計算僅考慮艙內(nèi)貨物壓力和舷外水壓力的影響,因此計算工況按照裝載手冊選取.取重壓載、一般壓載、隔艙滿載、重貨均勻滿載和輕貨均勻滿載五種工況進行計算.具體計算工況見表2.

橫向強度有限元分析ansys結(jié)果圖圖片3

橫向強度有限元分析ansys結(jié)果圖圖片4

2計算結(jié)果

本文對5種工況并考慮了舷外水壓力情況下進行了數(shù)值計算,板單元的最大應力見表3、梁單元的最大應力見表4.為了節(jié)省篇幅,本文只列出了LCI的應力云圖(圖2-圖11).

橫向強度有限元分析ansys結(jié)果圖圖片5

橫向強度有限元分析ansys結(jié)果圖圖片6

橫向強度有限元分析ansys仿真分析圖片7

橫向強度有限元分析ansys仿真分析圖片8

3結(jié)語

本文在建立有限元模型的基礎上,分別在重壓載、一般壓載、隔艙滿載、重貨均勻滿載、輕貨均勻滿載5種工況下分別對散貨船進行了橫向強度計算從計算結(jié)果來看,重壓載(板單元)和隔艙滿載(板單元與梁元)兩種工況是危險的裝載工況,在實際裝載中應加以重視.重壓載工況下,船底板、內(nèi)底板、舷側(cè)外板以及橫艙壁的應力都比較大,而在隔艙滿載工況下甲板、橫向骨架以及縱向骨架的應力比較大.因此,散貨船設計時重點應考慮重壓載和隔艙滿載兩種工況.

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