自航甲板驳船 有限元 全船 结构强度论文

5 000 t 自航甲板驳船波浪载荷与总纵强度研究陈华杰1，2（1.上海交通大学 上海200240； 2.中国船舶及海洋工程设计研究院 上海200011）［摘 要］ 针对5 000 t 自航甲板驳船，研究甲板宽大型驳船的波浪载荷及结构强度问题。

根据船舶作业海域的海况条件，通过对波浪诱导载荷响应函数的计算，得出并预报船体所承受的波浪载荷。

确定结构强度计算工况，分析甲板驳船结构强度问题。

［关键词］甲板驳；波浪载荷；结构强度；直接计算［中图分类号］ U661.43 ［文献标志码］A ［文章编号］1001-9855（2016）04-0040-07Wave loads and global strength of 5 000 t self-propelled deck bargeCHEN Hua-jie 1,2(1. Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China;2. Marine Design & Research Institute of China, Shanghai 200011, China)Abstract : In this paper, the wave loads and the structure strength of a 5 000 t self-propelled deck barge with broad decks is studied. The wave loads on the ship are directly calculated and predicted by the response function of the wave induced loads according to the sea state of the serving area. Then the structure strength of the deck barge is analyzed under the determined operation conditions.Keywords : deck barge; wave loads; structure strength; direct calculation引 言随着航运事业的蓬勃发展，海上运输船舶的开发和研究越来越受到业界关注。

船体结构强度分析与改进策略大连邮编:116113摘要：船体结构强度对于船只的整体性能和安全至关重要。

本论文深入探讨了现有船体结构强度不足的问题，并对其进行了详尽的分析和模拟。

通过运用有限元分析、流体动力学模拟及实验验证，识别了影响船体结构强度的关键因素。

研究发现，在特定的负载和环境条件下，船体某些区域容易出现疲劳裂纹或变形。

基于这些发现，提出了一系列改进策略，包括材料选择、构造改良和加强细节设计。

实施这些改进策略后，模拟和实验结果显示船体结构强度有明显提升，从而有效地延长了船只的使用寿命并降低了维护成本。

关键词：船体结构强度、有限元分析、流体动力学、疲劳裂纹、改进策略引言：船体结构强度不仅影响船只的安全性和耐用性，还关系到海上运输和海洋工程的可行性与经济效益。

然而，现实中多数船体设计往往在一定程度上忽视了这一关键性能参数，导致在不利环境条件下出现疲劳裂纹或结构变形，进而缩短了船只的使用寿命并增加了维护成本。

这样的问题不仅给船舶所有者带来经济负担，更重要的是，它可能危及到人员安全。

那么，如何准确地评估船体结构的强度并找出有效的改进策略呢？本论文针对这一问题进行了深入研究。

通过高级数学模型、仿真技术以及现场实验，我们不仅准确地评估了各种环境和负载条件下船体结构的性能，还提出了一系列实用的改进策略。

一、现有船体结构强度不足的问题诊断与分析现有船体结构强度不足的问题通常源于多个因素，包括但不限于设计缺陷、材料选择、工艺不精和外部环境影响。

通过采用有限元分析（FEA）方法，针对不同类型和用途的船只，我们发现在特定的负载和环境条件下，船体的某些区域，如船底、船侧和横隔壁，更容易出现强度不足的情况。

这些区域容易产生疲劳裂纹，特别是在长期受到动态载荷和海水腐蚀的影响下。

流体动力学模拟也提供了有价值的数据，展示了在高速航行或者极端海洋环境下，船体结构如何响应不同类型和幅度的动态载荷。

在某些情况下，模拟结果显示船体结构可能在不预期的地方受到损害，这些区域在传统的设计评估中容易被忽略。

船用甲板起重机主体结构强度的有限元分析发表时间：2017-10-30T13:34:41.327Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第15期作者：周立尉[导读] 表明采用有限元方法进行结构强度分析能提高设计效率。

惠州深能港务有限公司广东惠州 516081摘要：针对某型船用甲板起重机的主体结构，利用有限元软件建立主体结构的有限元模型，并进行载荷计算和工况分析，计算得到结构各个工况应力值，同时参照规范的要求，对结构设计的合理性进行判定。

表明采用有限元方法进行结构强度分析能提高设计效率。

关键词：甲板起重机；有限元；结构强度Finite element analysis for main structure of deck crane on ship【Abstract】For the main structure of one type of deck crane on ship, built the structure finite element model by finite element soft. With the calculate load and analysis load case, to get the stress result of main structure, and refer to the required of rules, estimated rationality of structure design. To known that it could advance design efficiency through structure intensity analysis by finite element method. 【keywords】Deck crane Finite element Intensity analysis引言船用甲板起重机主体结构包含与船体相接的圆筒、甲板起重机回转转台和布置变幅与起升滑轮的人字架结构；主要应用于船上物料、配备有抓斗和吊钩，可用于船舱和甲板上小量的货物装卸。

第一绪论1船体强度是研究船体结构安全性的科学。

所谓结构的安全性是指结构能承受在正常施工和正常使用时可能出现的各种载荷和载荷效应。

并在偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。

此外，结构在正常使用时，还必须适合营运要求，并在正常的维护保养条件下，具有足够的耐久性。

2在一般情况下，船体强度的计算应包括下述内容①确定作用在船体或各个结构上的载荷的大小及性质，即所谓外力问题②确定结构剖面中的应力与变形，即结构的响应分析，③确定合适的强度标准，并检验强度条件3通常，将船体强度分为总强度和局部强度来研究4把船体当做一根漂浮的空心薄壁梁，从整体上研究其变形规律和抵抗破坏的能力，通常称为总强度5除了总强度之外，组成船体的各局部结构，构件，节点还会因局部载荷和船体梁应力而发生变形或受到破坏，从局部上研究其变形或抵抗破坏的能力，通常称为局部强度。

6总体性载荷是指引整个整体的变形或破坏的载荷载荷效应。

7按载荷随时间变化的性质，可分为：不变载荷，静变载荷，动变载荷和冲击载荷.8对比较“柔软”的长江船舶，其第一协调固有振动周期常接近于经常遇到的波浪周期，这类船舶在波浪上航行时，便会发生总振动，这种形象成为波激振动。

9结构设计的基本任务是，选择合适的结构材料和结构形式，决定全部构件的尺寸和连接方式，在保证具有足够的强度和安全性的要求下，使结构具有最佳的技术经济性能。

10船体结构设计，一般随全船设计过程分为三个阶段，即初步设计，详细设计和生产设计11评价结构设计的质量指标：安全性、营运适合性、船舶的整体配合性、配久性、工艺性、经济性。

11在大多数情况下，结构设计对经济性影响最重要的方面是结构的初始成本.12船舶的营运收入主要决定于船舶的生产率和周转率【载货能力即载重量与载货容积，航速，使用年限，修理时间，航期等】。

13现有的规范仍以船舶建造经验为基础，是基于须用应力的传统设计方法，这种方法简单，迅捷，实用，特别适用于常规船舶。

28000 t多用途船首楼加强结构有限元强度分析本文将针对一艘28000 t多用途船的首楼加强结构进行有限元强度分析。

首先，介绍该船的基本情况和首楼结构设计方案，然后，给出有限元模型和边界条件。

接着，进行计算，并分析其结果。

最后，提出一些建议和结论。

一、船舶基本情况该船为中国造船集团公司设计研究院设计，船长度为190.00m，船宽为32.26m，型深为18.10m，设计总吨位为28000t。

该船为多用途船，可用于散货运输、集装箱运输、油船等不同类型的货物运输。

首楼位于船头部分，是船体结构中较为重要的部分，需要进行加强以达到防护和支撑作用。

二、首楼结构设计方案为了提高首楼强度和稳定性，在船体设计中需要对首楼进行加强。

首先，在原有首楼结构基础上加装侧板，提高侧部强度；其次，加装绞刀柱和纵梁，提高纵向支撑能力；再次，加固首楼底板，增加底部强度。

三、有限元模型和边界条件在进行有限元分析前，需要建立一个精细的有限元模型。

首先，对整个船体进行数值化建模，包括船体的各个结构部分。

然后，按照首楼加强结构设计方案，对首楼部分进行加固，建立新的有限元模型。

接着，需要确定边界条件。

在进行有限元计算时，需要确定边界条件，以便进行一个完整的力学分析。

由于首楼位于船体的前部，处于海浪和风浪影响较大的区域，需要考虑风浪载荷的影响。

同时，还需要考虑船体的移动和弯曲等因素。

四、计算与分析在确定有限元模型和边界条件后，进行了有限元计算和强度分析。

在计算过程中，考虑了船体在不同风浪条件下的载荷，进行了强度分析和振动分析。

根据计算结果可以得出：首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。

在不同风浪条件下，首楼结构都有足够的强度和稳定性，能够保证船舶在航行时的安全性和稳定性。

五、建议和结论针对以上计算和分析结果，提出如下建议和结论：(1) 首楼加强结构设计方案符合设计要求，能够提高船体的强度和稳定性。

(2) 在进行船体设计时，需要综合考虑船舶的航行条件和使用要求，以便确定最佳的结构设计方案。

船体强度与结构实验教学仿真系统研究摘要：船体强度与结构实验教学仿真系统是船体强度与结构设计课程实验课的辅助教学系统。

它是集教学实验、实验仿真、强度校核与预警于一体，将计算机技术与船体强度与结构实验知识相结合的模拟仿真系统。

本系统主要以Visual C++、Autherware为开发工具，Visual Basic、Falsh、3D Max等为辅助工具，采用面向对象的设计方法，结合可视化设计技术开发出具有友好的人机交互界面的多媒体仿真实验系统。

关键词：船体强度辅助实验教学多媒体仿真随着计算机技术的高速发展，以计算机技术为依托的多媒体虚拟仿真技术在各个方面已经得到了广泛的应用。

但是如何以多媒体技术为基础构建一个虚拟的船体强度与结构实验环境进行教学实验或科学研究的还鲜有报道。

另外船体强度与结构设计实验课属于专业实验课，需要大量的实验设备和实验场地，现有的学校实验条件很难满足每一位同学都能较好的参与到实验中来，这样就极大是限制了学生们的实践创新能力的发展。

为了改善这种情况，船舶强度与结构实验仿真系统的研究就显得尤为重要。

它使得学生们在演示性实验的基础上，应用三维实体造型技术，进行船体模型的结构仿真,并进行强度计算确定船体的结构强度是否满足船舶建造规范。

1 系统的开发平台船体强度与结构实验仿真系统主体是以计算机软件为核心，配有高速数据采集板、接口端子板、各种精密传感器、各种信号处理器等硬件设备。

系统采用了积木式、模块化的结构[1]，在设计时采用了面向对象的设计方法，并以Authorware作为系统的主要开发平台，该软件具有功能齐全的多媒体制作功能，生成的应用程序有很强的通用性,是一种基于图标和流程线结构的编辑平台，具有较好的交互设计功能[2]。

在船舱结构的三维设计方面，本系统首先采用3D Studio MAX的强大功能进行船舱三维立体建模，生成动画文件。

由于3D Studio MAX所生成的A VI动画文件是一个个的孤立动画画面，这里需要应用视频剪辑软件Adobe Premiere的影像合成功能将几段A VI文件处理合成为一个动画文件。

船体结构强度与安全问题分析摘要：目前，我国沿海已经形成了较为完备的船舶生产体系和配套体系，船舶制造业的发展形势也在好转。

我国新建船舶总数逐年增加。

但是，随着船舶建造速度越来越快，船舶总数越来越多，船舶质量问题日益尖锐，对人身财产安全和社会稳定和谐构成越来越大的威胁。

为了有效避免损失，提高船舶建造质量，确保人员和财产安全，必须对设计、制造、检验等进行严格的质量控制。

关键词：船体结构；强度；安全问题引言船舶结构稳定性研究的任务关系着重大技术参数的相关方面，是一项相当复杂的工作。

其最终目标是要研究船舶在具体条件下安全性和稳定性方面的关系。

同时，还需要证明他们的开支中所包含的经济价值是能够承受的，并满足最低的工程设计要求。

在有限元法或者采用有限元分析法的情况下去进行，就可以为在船体结构设计和计算过程中带来很大的便利。

1.船体结构强度有限元分析方法1.1基本理论这里提到的有限元研究方法，是指通过将整体或是局部船舶构件离散化形成独立性单一的点模型，进而对其设计问题进行研究的一种方法，而由于该单独点总量的限制，所以可以将其称之为有限元。

如果我们把使用总体物理模型所得出的方程放在每个符合要求的节点上并加以应用，就可以形成一种使用线性方程组进行求解的研究模式。

在采用有限元分析法对船舶构件进行建立模型的这个研究过程中，在充分的船舶材料几何性质和本构非线性变形情况下，就可以得到在船舶材料实际承受能力负荷情况下的结构变化以及破坏的全过程，也可以通过所得到的计算结果了解到总体安全的基本要求。

然后，再得出了总体的性能以及结构设计。

同时，一定要认真考虑用数值建立模型问题时的风险，以及正确的方法。

当建立了离散点并等待解答问题的时间以后，还需要通过插值运算的方法对总体场参数进行拟合和插值。

另外，如果想要增加离散点必然要导致建模求解工作量和计算费用的增长，但是在这种时候一定要加强建模运算的精细度，因为离散求解一定要逼近于标准求解。