超规范散货船波浪载荷的直接计算

波浪力的计算需要两方面理论的支持：波浪运动理论及波浪荷载计算理论。

前者研究波浪的运动，后者在已知波浪运动的前提下计算波浪对水中物体的作用。

几种常用的波浪普： 1.P-M 谱Pierson 和Moskowitz适用于无限风速发在的波浪普。

国际船模水池会议（ITTC）推荐采用这一形式的波，故也称为ITTC波谱。

JONSWAP（Joint north sea wave project）.是一种频谱。

3.应力范围的长期分布模型：1.离散型模型，2.分段连续型模型，3.连续模型。

1. 离散模型:用Hs作为波高，Tz为波浪周期，定义一个余弦波。

然后用规则波理论计算作用在结构上的波浪力。

并用准静定的方法计算结构呢I的应力。

缺陷：没有将波浪作为一个随机过程来处理。

每一海况的应力范围只有一个确的数值。

因此又称为确定性模型。

2.分段连续型模型每一短期海况中，交变应力过程是一个均值为0的平稳正态过程。

综合所有海况中应力范围的短期分布，并得出各个海况出现的疲劳，就得到应力范围的长期分布，它的形式是分段连续的。

应力范围的两种短期分布模型：1.Rayleigh分布和Rice分布。

在某一海况中交变应力均值为。

应力峰值服从Rayleigh分布。

通过计算得出应力范围也服从Rayleigh分布。

3.在船舶及海洋工程结构疲劳可靠性分析中，希望应力范围的长期分布能用一个连续的分布函数来描述。

这就是应力范围长期分布的连续模型.最常用的就是Weibull分布。

4.有义波高：（significant wave height）所有波浪中波高最大的三分之一波浪的平均高度。

用Hs表示。

5.Stokes五阶波给出了波陡的量度（H/L）H/L越大，波就越陡。

当波高与波长的比值大到一定程度时，波会破碎。

6.波速=波长与频率的乘积 C=λ/T或者C=λf,其中f是频率。

或者T=2π/ω7.圆频率1.圆频率即2π秒内振动的次数，又叫角频率，和角速度的ω没有任何关系。

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基于SESAM的船体波浪载荷与结构强度直接计算方法研究马英华;朱雨生;曹俊伟
【期刊名称】《中国水运》
【年(卷),期】2022()8
【摘要】随着海上任务的多样化,船体结构所受载荷变得复杂多样。

本文以某船为研究对象,基于三维线性势流理论建立水动力模型,运用等效设计波方法对其在典型工况作业下主船体和基座局部结构强度进行了计算,并按照相关规范中规定的强度标准对主要构件进行了强度评估。

结果表明,基于SESAM的船体波浪载荷与结构强度直接计算方法适用载荷复杂的船体强度计算。

【总页数】4页(P59-62)
【作者】马英华;朱雨生;曹俊伟
【作者单位】海装沈阳局驻大连地区某军事代表室;中国船舶重工集团公司第七二五研究所;中国舰船研究设计中心
【正文语种】中文
【中图分类】TV698
【相关文献】
1.基于拟合波浪载荷船体梁总纵极限强度可靠性分析
2.基于波浪载荷直接计算的三用工作船船体强度分析
3.斜波中的船体运动,波浪载荷在时域中的非线性数值计算方法的研究
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5.船体结构强度直接计算中的外载荷节点化方法
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基础科技22 船舶物资与市场0 引言一般来说，双体船由于片体之间流体相互作用会使其遭受的波浪载荷发生变化，其横向载荷如横向弯矩、扭矩等对双体船尤为重要，直接影响双体船的横向强度。

虽然国际上主要船级社均已给出了双体船的波浪载荷计算公式，但是人们对双体船波浪载荷的研究还不充分，相应的规范设计方法也不成熟，不同船级社给出的相同船舶的设计载荷之间的差别比较明显，给双体船结构强度评估带来困惑。

中国船级社（China Classification Society ，CCS ）钢制海船入级规范对于具有以下特征的双体客船、公务船，可按经验公式计算连接桥总横弯矩、总横扭矩、垂向剪力，亦可采用直接计算法确定上述载荷。

L ≤60 m ，L /D ≤15，B /D ≤3.5，b 1/B ≤0.4式中：L 为船长，m ；B 为船宽，m ；D 为型深，m ；b 1为连接桥宽度，m 。

本文选取3艘双体客船，采用DNV-GL Sesam 软件下的Wadam 模块进行波浪载荷预报，用以对比波浪载荷直接计算与CCS 钢制海船入级规范[1]回归公式的区别。

1 计算方法及相关软件介绍在船舶与海洋工程领域，目前最常用的水动力分析方法有Morison 公式、切片理论以及三维面元法（三维辐射绕射理论）。

在进行水动力分析时，通常按照构件与波长的相对大小将构件分为小尺度结构物与大尺度结构物。

对于大尺度结构物，惯性力和绕射为为主要分量，此要要采用辐射绕射理论进行求解。

Wadam 为DNV-GL 旗下Sesam 软件中基于绕射理论与Morison 公式，可以对任意形状的固定式或浮动式结构物进行双体船波浪载荷预报与规范计算对比分析欧书博1，孙元璋1，岳兴华2（1.招商局金陵船舶（威海）有限公司，山东 威海 264200；2.中国船级社大连分社，辽宁 大连 116013）摘 要 ：应用DNV-GL Sesam 软件对3艘双体船进行波浪载荷预报，以对比双体船连接桥总横弯矩、总横扭矩、垂向剪力规范值与预报值的区别。

4天津航海2020年第1期间域上的连续流场；二是将这些离散点上各个变量 按照一定的规则方式进行组合，从而建立变量之间 相互关系的方程组；三是通过迭代的方式求解方 程，得到流场中变量的近似值。

本文所采用的FLUENT 模块是目前国际上比较流行的商用CFD 软件包。

1.2相对风向角的定义如图1所示，G 表示船舶的纵向分力，船尾方 向为正，/^表示船舶的横向分力，右舷方向为正，M 为转船力矩，图示方向为正。

风载荷计算中的相 对风向角定义为船尾方向与风向的夹角。

由于船体 两边结构对称，所以仿真模拟船舶半侧的相对风向 角即可获得全船的风载荷信息，并且间隔角度为 10°进行一次仿真计算。

采用船舶旋转风场静止的 方法调整相对风向角，模拟不同方向风向角对船舶 的作用[41。

py/相对风向角引目海上大风威胁航行船舶的安全，造成船舶翻沉 事故。

船舶进港前在锚地锚泊时，如果遇到大风天 气，海面的风向、海流及风流合力也是造成走锚、 碰撞甚至引发连锁事故的主要原因。

在海难事故 中，88%出现在恶劣天气条件下，大风影响约占 66%。

船舶承受风载荷是船舶设计、运营安全等方 面考虑的重要因素之一。

风载荷计算的方法目前有 风洞实验、数值风洞仿真计算、规范及经验公式。

风洞实验虽然有效，但需要较高费用、周期长且存 在尺度效应。

规范及经验公式可以粗估风载荷大 小，但计算的精度和适用的船型都存在局限性。

数 值风洞仿真实验采用ANSYS ，A B A Q U S 等CFD 计算流体动力学仿真软件对船舶的风载荷进行仿 真计算，对实船工作具有较高的指导意义f 1]。

1 CFD 风载荷计算原理 1.1 CFD 方法C FD 是流体力学和计算机科学相互融合的一 门新兴交叉学科，它从计算方法出发，利用计算机 快速的计算能力得到流体控制方程的近似解，因其 实用性强而得到越来越多的研究和应用[2]。

C FD 计 算流体动力学主要思路为：一是将一个连续的流体 计算域进行离散化，用离散化得到集合近似代替空____________________________________ 图1船舶相对风向角示意图收稿曰期：2019-12-12 2风载荷数值仿真方法作者简介：孙嘉蔚（I "5- >，女，天津市人，硕士，研究方向：采用A N SY S 软件平台上的Fluent 模块进行风船舶仿真技术。

非常规主尺度比的海船波浪载荷计算李英伟【摘要】以一艘典型的非常规主尺度比的油驳为研究对象,采用直接计算法进行波浪载荷计算,并与传统经验公式法的计算结果进行比较.计算结果表明:前者与后者的波浪弯矩比值约1.4,波浪剪力比值约1.5.大量计算实践也表明直接计算值普遍大于规范计算值.因此,对于非常规主尺度比的船舶而言,对波浪载荷进行直接计算是必要的.【期刊名称】《造船技术》【年(卷),期】2019(000)001【总页数】7页(P36-42)【关键词】IACS;非常规主尺度比;直接计算;波浪载荷;长期预报【作者】李英伟【作者单位】上海航盛船舶设计有限公司,上海200023【正文语种】中文【中图分类】U661.430 引言在考虑船舶总纵强度方面的问题时,通常把船假定为一根空心梁浮于水上,承受静水载荷和波浪载荷。

静水载荷主要由船舶各部分重量与对应浮力的差值引起，较易确定，计算方法也较成熟可靠。

波浪载荷的计算相对复杂，一般用标准波浪代替实际波浪，把船体静置在标准波浪上计算船体受到的载荷。

研究发现，波高越高，浮力变化越大，波浪弯矩也随之增加。

对于船长150 m以下的船舶，波长取船长，波高取1/20波长计算波浪弯矩已足够；对于船长150 m以上的船舶，波长仍取船长显得不太合适，因为各种波长的浪其发生频率不同。

例如，船长为60 m的船舶遭遇波长为60 m的波浪比船长为300 m的船舶遭遇波长为300 m的波浪的机会多[1]。

对大船而言，波长取船长会导致波高过大,引起波浪载荷计算偏大,总纵强度要求提高，进而增加结构质量，不利于结构设计的优化。

海洋上的波浪瞬息万变、极不规则。

船与波浪之间的相对位置时时刻刻都在变化，因此船舶运动和波浪载荷是随机变化的。

经研究，波浪载荷主要随波长、波高、船型尺度、船与波浪的相对位置而变化[1]。

在考虑船体结构总纵强度的问题时，目前各大船级社在波浪载荷的计算上要求基本一致，即采用IACS推荐的经验公式计算法或利用水动力学对环境载荷进行直接计算。

水工设计——船舶荷载计算
水工设计中船舶荷载计算是非常重要的一部分。

船舶荷载计算的目的是确定船舶能够承受的最大荷载以及船舶的稳性。

船舶荷载计算主要包括船舶的自重、载重和外力等方面。

首先，船舶的自重计算是指船体自身的重量。

船舶的自重包括船体、主机及辅助设备等的重量。

自重计算是船舶荷载计算的基础，根据船舶的类型和船体结构，可以通过船舶的图纸和资料来确定船舶的自重。

其次，船舶的载重计算是指船舶所能承受的货物、燃料、淡水等的重量。

载重计算需要考虑船舶的稳性以及结构的强度等因素。

船舶的稳性是指船舶在外力作用下保持平衡的能力，稳性计算需要考虑船体的形状、重心位置、排水量等因素。

结构的强度是指船舶所能承受的荷载和外力的能力，强度计算需要考虑船体的结构强度和材料强度等因素。

最后，船舶的外力计算是指船舶在航行中所受到的外部力。

外力可以分为静力和动力两种。

静力主要包括风力、浮力和波浪力等，动力主要包括水流力和推进力等。

外力计算需要考虑船舶的速度、航行条件和船体形状等因素。

船舶荷载计算的结果对船舶设计、建造和运营都有重要的指导意义。

通过荷载计算可以确定船舶的载重能力、航行速度和船体的结构强度，从而保证船舶的安全性和经济性。

此外，荷载计算还可以为船舶的操作和维护提供参考。

总结起来，船舶荷载计算是水工设计中的重要内容，包括船舶自重计算、载重计算和外力计算等方面。

通过荷载计算可以为船舶的建造和运营
提供技术支持，保证船舶的安全性和经济性。

因此，在水工设计中，船舶荷载计算是非常关键的一环。

基于设计波的载重3600t干货船结构强度直接计算分析
刘海蛟;张少雄
【期刊名称】《船海工程》
【年(卷),期】2013(000)006
【摘要】为准确评估超规范的载重3600 t大通舱干货船的弯扭强度及变形水平，采取全船水动力分析及全船有限元直接计算的方法，对各工况下的主要载荷参数进行长期预报，推导出对应等效设计波各参数。

根据等效设计波求出各工况全船所受的波浪诱导动载荷，施加到全船有限元模型上，进而对船体弯扭强度及变形水平进行评估。

比较了单舱船及货舱中部设一道横舱壁的两舱船，得出单舱船屈曲强度不足的结论，并提出改善屈曲强度的方案。

【总页数】6页(P33-37,41)
【作者】刘海蛟;张少雄
【作者单位】中国舰船研究设计中心，武汉430064;武汉理工大学交通学院，武汉430063
【正文语种】中文
【中图分类】U661.43
【相关文献】
1.浮桥艇结构强度直接计算分析 [J], 王驰明;章新智;李寒林;郭昂
2.双体客船结构强度直接计算分析 [J], 胡帅;符亮
3.356t浮船坞结构强度直接计算分析 [J], 符亮;张春星
4.20000载重吨多用途干货船设计 [J], 白玉刚
5.双体钓鱼船结构强度直接计算分析 [J], 李国强;谢永和;王伟;周俊霖;申楠
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第46卷第2期2017年4月船海工程SHIP & OCEAN ENGINEERING Vol.46 No. 2 Apr. 2017D01：10.3963/j.issn. 1671-7953.2017.02.006绞吸式挖泥船波浪载荷及横向强度直接计算余玮(中国船级社上海分社，上海200135)摘要:为了优化绞吸式挖泥船船型的设计，提高绞吸式挖泥船的设计质量和效率，以一艘124 m绞吸式 挖泥船为研究对象，根据三维势流理论，采用SESAM软件系统对其波浪载荷进行直接计算，并与中国船级社 《国内航行海船建造规范》（以下简称“规范”）的计算值进行比较;采用MSC. patm n/m stm n软件进行泥舱横 向强度有限元直接计算分析，对横向强度进行校核，确认合理的符合绞吸式挖泥船船型特点的波浪载荷、关键结构控制区域以及装载工况，为优化设计、提高设计质量和效率提供依据。

关键词:绞吸式挖泥船;波浪载荷;横向强度中图分类号:U661.43 文献标志码:A 文章编号= 1671-7953(2017)02-0026^04绞吸式挖泥船装有泥泵和吸泥装置，挖泥时 通过旋转绞刀将河底泥沙进行切割和搅动，再用 泥泵将泥浆从泥管吸入，经过排泥管输送到泥沙 物理堆积场。

它的挖泥、运泥、卸泥等工作过程，可以一次连续完成，是一种效率高、成本低、性能 良好的水下挖掘机械，在目前疏浚工程中有着广 泛的应用[1]。

绞吸式挖泥船有着不同于常规船型的结构特 点[2]。

其作为工程船的特殊性，首尾均有很大的 开槽来设置桥架和台车，主甲板上的大开口以及 放置在船体上的复杂工程设备都使其在结构强度 和变形等问题上不同于常规的船舶。

其尺度范围 也常常超出规范的范围，不能直接采用规范公式 计算波浪载荷和进行强度校核。

本文以一艘124 m绞吸式挖泥船为研究对 象，根据三维势流理论采用SESAM软件系统对其 波浪载荷进行直接计算研究，并与规范计算值进 行比较;采用MSC.patran/nastran软件进行横向 强度有限元直接计算，给出此类船型的横向强度 校核方法。