硕士论文-双体船船体结构强度的直接计算法.pdf

武汉理工大学 硕士学位论文 双体船船体结构强度的直接计算法 姓名：吴荻 申请学位级别：硕士 专业：工程力学 指导教师：杨平;王发祥 20040601 武汉理工大学硕士学位论文 摘要 船舶的结构设计一般是采用规范设计和直接计算两种方法来完成。由于 船舶尺度的增大以及新船型的开发，世界各国的船级社都在寻找既先进科学 又合理可靠的新的设计方法，因此船舶结构强度直接计算法的应用日趋广 泛。双体船因其宽阔、稳定、灵活之优点而倍受中外推崇，成为近年来正在 崛起的一种新船型。中国船级社钢质内河船舶入级与建造规范中第1 5 章双体船船体结构补充规定中指出具有船长大于6 0 m 等情况的双体船应由 直接计算确定结构尺寸。但目前国内尚无相关的具体规定，本文在这些方面 做了初步的尝试。 由于船舶结构本身的复杂性以及外部载荷的复杂性，准确预报结构强度 一一直是一项非常困难的任务。有限元的出现使传统的船舶结构力学发生了根 本变革。过去手算方法不能解决的问题，用有限元法可迎刃而解，并能进行 整体结构分析，从而改变了传统的把总强度与局部强度分开来孤立进行计算 的概念。合理的建立船体结构强度分析的有限元模型，可以求出整船的应力 状态。本文中的有限元计算正是在以上前提下进行的。 整体来说，本文从双体船的研究现状入手，详细分析了该船型的结构特 点和总体性能，对其所受载荷和总体强度计算做了基本的说明，针对连接桥 这一关键环节展开详细讨论，在算法上介绍了前人的经验公式，分析比较得 出更为准确的简化公式，并结合实船数据进行验算。然后，运用通用有限元 软件a n s y s 对一条双体渡轮进行了结构强度计算，试用所得新公式进行加 载，选取较为合理的约束形式，讨论了尾楼的设置对连接桥受力的影响。并 将计算的重要环节连接桥单独取出，进行专门的简化模型推导，根据连接桥 上与片体相连处节点的受力情况分析应力分布规律，寻找合理的载荷施加方 法，并根据实际情况对模型进行约束，使连接桥单独计算的结果与全船计算 相吻合，从而达到模拟全船的简便计算的目的。以上工作，包括计算公式的 推导、全船模型的建立以及载荷和约束的施加、连接桥单独建模的受力分析 的各项探讨，为今后制定相应的规范提供了参考。 关键词：双体船连接桥载荷计算有限元分析 堇堡里三奎兰堡主堂垡丝塞 a bs t r a c t t h ed e s i g no fs h i ps t r u c t u r e u s u a l l yd e p e n d so nt w om e t h o d s ：c r i t e r i o n d e s i g na n dd i r e c tc a l c u l a t i o n f o rt h ei n c r e a s eo fs h i ps i z ea n dt h ed e v e l o p m e n t o fn e ws h i p t y p e ，e v e r yc l a s s i f i c a t i o ns o c i e t yi n t h ew o r l di s s e a r c h i n gf o r r e a s o n a b l ea n dr e l i a b l en e w d e s i g n m e t h o d t h e n s h i p s t r u c t u r a ld i r e c t c a l c u l a t i o nm e t h o di su s e dm o r e w i d e l yt h a nb e f o r e b e c a u s eo f i t se x c e l l e n c e ： b r o a dd e c k , s t a b l en a v i g a t i o n ，f l e x i b l e m a n i p u l a t i o na n ds oo n ，c a t a m a r a ni s b e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a r t h e r ea r es e v e r a li n s t a n c e sp r e s c r i b e db y c h a p t e r 15 c a t a m a r a ns t r u c t u r e s u p p l e m e n tp r e s c r i p ti n c c s “f r e s h w a t e r s h i p c l a s sa n db u i l d i n gc r i t e r i o n w h i c hn e e dt ob ec a l c u l a t e d d i r e c t l y b u t p r e s e n t l yw e h a v en oc o n c r e t ep r e s c r i p ti nt h ef i e l d t h i st h e s i si st r y i n gt os o l v e t h i sp r o b l e m w i t ht h e g r e a td e v e l o p m e n t i nm o d e r n m e c h a n i c s ，c o m p u t a t i o n a l m a t h e m a t i c sa n dc o m p u t e rt e c h n o l o g yi nh a r d w a r ea n ds o f t w a r e ，f i n i t ee l e m e n t a n a l y s i sh a sm a d er a p i dp r o g r e s si nb o t ht h e o r ya n dc o m p u t a t i o n a lt e c h n o l o g y m o r ea n dm o r e g e n e r a l p u r p o s eo rs p e c i a l i z e dp r o g r a m sh a v eb e e np u t i n t o1 s e ， a n dc o s t so np e r f o r m i n gf e aa r er e d u c e ds h a p e l y b e c a u s ec o m p l e x i t yo fs h i p s t r u c t u r ea n de x t e r i o rc a r r yl o a d s ，a c c u r a t ef o r e c a s to fc o n s t r u c t i o ns t r e n g t hi sa v e r yd i f f i c u l tm i s s i o n f i n i t ee l e m e n tm e t h o dh a sb e e no n ee f f e c t i v em e t h o di n a n a l y z i n gs h i ps t r e n g t hw h o l l ya n dp r e c i s e l y r e a s o n a b l ef i n i t ee l e m e n tm o d e l f o rs h i ps t r u c t u r es t r e n g t hc a ne v a l u a t et h em o r ee x a c ts t r e s ss t a t e t h i st h e s i s m a d es o m e p r i m a r ya t t e m p t si nt h e s ef i e l d s o nt h ew h o l e ，t h ea u t h o rb e g a nw i t ht h ea c t u a ls t a t eo fc a t a m a r a nr e s e a r c h ， i n t r o d u c e di t ss t r u c t u r ec h a r a c t e r ，p e r f o r m a n c e ，l o a d sa n ds t r e n g t hc a l c u l a t i o n a st h em o s ti m p o r t a n tp a r tt h ec r o s s s t r u c t u r ew a sd i s c u s s e di nd e t a i l a f t e r p r e s e n t i n g t h ef o r m e r e x p e r i e n c ef o r m u l a e ，t h i s t h e s i sd e d u c e das e r i e so f c o n c i s ef o r m u l a sa n dc h e c k e di nt h r e es e t so fs h i pd a t a t h e n ，m a d eu s eo f s o f t w a r ea n s y st oc a l c u l a t et h es t r e n g t ho fac a t a m a r a n f e r r ys t r u c t u r e ，a p p l i e d l 武汉理工大学硕士学位论文 t h ef o r m u l a ed e d u c e di nc h a p t e r3 ，s e l e c t e dr e a s o n a b l er e s t r a i n tf u r m ，i nt h e w h o l es h i pc o m p u t i n gr e s u l tf u r t h e rv e r i f i e dt h ef o r m u l at h e no nt h eb a s eo f a m o d e lo ft h ew h o l es h i p ，u s e df e at os t u d yt h eh u l lc o n n e c t i n gs t r u c t u r ew i t h t h el i m i to fs t r e n g t h d e d u c e dt h eu s e f u la s s u m p t i o nf o ra f t e rr e s e a r c h a l l o f t h e s e ，i n c l u d i n gt h ea r g u m e n t a t i o n o ff o r m u l a ，t h es h i pm o d e lb u i l d i n g ，l o a da n d r e s t r a i n t ，a n ds oo nm a d e r e f e r e n c e st ot h ec o r r e l a t i v ec r i t e r i o n s k e y w o r d s ：c a t a m a r a n ，c r o s s s t r u c t u r e ，l o a d s c a l c u l a t i o n ，f i n i t e e l e m e n t a n a l y z e ( f e a ) i i i 戴汉毽工大学磺圭学位论文 上的集中力和襞中弯矩化为均布力和弯矩，其载荷强度为 铲鲁= 等c 争删 埘：= 等= 等c 争一 在船长方向出长度上的单元力和弯矩值可表达为 撼斑= 等( 争叼幽 删：。，出：罂( 拿一口胁 群，ll 上式中昀转角乎取决予作用于片体的不平衡越聪， 于纵轴产生旋转，直到满飕下列条件的平衡位置； m i = m8 式中：掰。= 锄疗一令片嚣豹软正黪力矩， & 一一片体横稳性高。 作用于片体的单元扭矩等于 獭g l = 艘；) 晏+ 以： ( 2 一1 6 a ) ( 2 一】6 b ) 诧掘矩遮後片体穗对 ( 2 1 7 ) ( 2 一1 8 ) 或者，将前面得到的擞，、跗，的表达式代入j = = 式可得 跏，= e 詈+ 詈) 夸棚矗 m 考虑到关于两片体弹住线形状采丽余弦曲线的假定可褥 以。占。c o s 华 ( 2 _ 2 0 ) 予跫 m 。= c 等+ 詈唾牟c o s 莩棚出2 带+ 等”睨， ( 2 2 1 ) 嚣为双 本髓懿一个擎猿狭窄片俸浆耩稳往高度接遮子0 ，霹淡认为 m 月= o ( 2 2 2 ) 由此得到 1 6 ) ) 4 5 争 ( ( 藏汉瑾l 二大学磴圭学位论文 第3 章连接桥结构载荷的计冀方法分毒嚣 3 1 前言 殿体船豹研究、设计，簸为重要的楚连桥结梅静强度。与连轿强度有关 的外力有两类，第一类，是直接作用于涟桥的外力一波浪砰击，它作为连桥 的局部强度考虑，前面已肖介绍。第二类，是波浪分别作用于每个片体，由 片体传递绘连辑静载蓑。藏楚由予片髂瓣蠲薅移动露产生静，圭簧毽螽片镕 横摇产生的横向弯矩和片体纵摇产生的扭转力矩。随着计算技术的发展，目 前它完全可以用电算方法来决定任意浪向、任意航滤时作用于连桥结构上的 载蓊。但是，对一艘在翅步设诗除段的双搏船嚣言，这样处理不是缀方便。 因此，自6 0 年代醴来，圈内外一些学者先后提出了计算连轿缀搦载荷静近 似计算方法，但是如果用这些方法来计算同一条船，会出现很大数值差别， 其主要原因是各自所考虑驰因素及所取计算状态和计算模型不同。 下嚣讨论凌有豹置穆遴接辑结秘载耱静诗算方浚，对死鹱双俸耱逮牙试 簿，从理论上分析各种外力计算公式的合理程度，进而得出较为准确和简便 的近似计算公式。 3 2 影响涟搂桥结构载荷的因素分耩 由于双体船连接桥结构的特殊性，影响其外力的因素远比单体船复杂。 一簸豹说，主簧因素为：滚囊、靛逮、冀俸阉题、长发吃承琵l d 、舷嚣、 溅深、运动、水线面系数、连桥重量、撼心和重心位置差。现分别叙述如下： ( 1 ) 浪向和航速：经连桥结构载衙模型试验表明，零速横浪时，垂向 弯楚最大，蓠皴浪时，援转力矩最大； ( 2 ) 航酝：由于不同的航区其渡商长关系是不嗣的，一般鹩说，远洋 比近海的浪高大，而近海比内河的浪商大，而浪商对垂向弯矩和扭矩影响很 大； ( 3 ) 毪承：蹲垂囊帮筵影旗较大，屹承大，翻囊零压力大，剜垂囊弯 藏汉理】太擎磷士学佼论文 4 2 2 计算工况 本文中鹣谤薄工况选取为分别承受横是弯矩和热矩瓣的两释瞧况。 取该航孬予b 级航区，统按“长娩”建议的渡菇和波长数德进行计算。 横向弯矩中将弯矩校验处统一取在片体内侧和连接桥相连处，本船无发达上 层建筑，因此对应计算甲板即为主甲板，连接桥熏鬟按船重的1 5 计，考 惑舞沉运动豹影稳，搿= 0 2 。 对应本文第三章中的宾船计算时采用的四种方法，可以求漱该船的横向 弯矩和扭矩如浅4 - 2 ，单位为t 州。 表4 2 s c o t t 方法 中p o 皿方法文献珏”方法本文方法 l 横向弯矩m b 8 2 3 2 2 3 9 51 1 5 6 81 9 0 1 5 扭矩鸠 5 0 4 7 8 3 ，8 25 8 0 7 4 55 2 8 8 5 从上表葫嫩，由于本船排水量相对类似尺寸的同种船型偏大，采用s c o t t 方法计算横向弯矩时，数假明显偏大，黼本方文方法与a p p o j m ，, 方法计算结 鬃比较接近，一陵邦大于文燃。7 1 方法。稀翘矩计算除裘o p o n o t 方淡所得结果 较大井，其余三静算法稿麓不大。因魏，本文方法怒鞠对可零亍弱，下面戆诗 算中载荷施加全部按照本文方法计算的结果进行。 4 。2 + 3 传统方法计算遽接褥应力情况 4 2 3 1 横向弯曲 首先，逃行连接桥濒聪簧素计算，如下表 表4 3 构件尺寸数剖面秘距底板静力矩惯性矩 自身 构件名称惯性矩 m m m m 量 c m 2 距离i l l c mmc m 2 m 2 c 翔2 壤2 翠援 6 3 2 5 0 0l1 9 5 0o 。6 51 2 6 7 5 08 2 3 8 8o 强横梁腹板 5 2 5 056 2 5o 5 2 53 2 8 l1 7 2 30 强横梁面板 8 8 053 2o 41 2 ，8 05 12o 攮粱 l g o 5 5 嚣 3 42 9 i0 。5 9i 7 i 8 9i g i 。3 0o 藏汲理工大学联士学短论文 横梁 l 6 3 4 0 594 50 6 12 7 4 51 6 7 40 横隔板 4 6 5 01 84 6 8o ，3 2 515 2 1 04 9 4 3 1 6 4 8 | 筑缓 s 2 5 5 0 0l 2 7 s0000 底板横梁+ l 6 3 x4 0 53 4l7 00 23 40 ( ) 6 80 合计 4 2 9 3 51 6 6 4 3 5 1 0 3 0 18 柳轴黼度e = 裟姐3 9 m 剖面惯能矩 1 ：1 0 3 0 。1 8 1 6 6 4 3 5 0 ，3 9 = 3 8 5 。o o c m 2 m 2 然后可以校核甲掇和底板处的弯曲正应力分潮如下 甲板 叮：m d , ：1 9 0 1 4 5 x 9 8 x 1 0 3 x _ ( 0 6 5 - 0 3 9 ) ：1 2 ，5 8 1 0 6 p a 1 3 8 5 t 0 底板 仃：丝也：19014t5x98x103x 0 3 9 ：1 8 8 8 1 0 6 p a 4 2 3 2 扭转 出翅矩平衡条件得 m r = m “ 十膨 式中：膨。一一由连接桥甲板下强横梁承受的扭矩， m ，一一由薄壁箱彤结构承受的扭矩， 根摆变形协调条 孛可求褥片体的攘对转角： 磊誊， 舻翠磊碡 式中：l i 一一逢接撰争叛下毒强攘梁戆蠖蛙矩， f 一一涟接桥甲板下各强横梁的妖度， 一扭转中心躐尾端的距离， x ，备强横梁距鼹端的距离， ；一一薄壁籍影缝秘嚣长度， ( 4 一1 ) ( 4 2 ) ( 4 3 ) ( 4 4 ) ( 4 5 ) ( 4 6 ) 藏援瑾工大学壤圭擎整论文 c ，一各个薄壁辅澎结构的抗扭冈。度，c ；些攀， “黏 j 了 其中禺翔每单个牺澎结构壁的脬度中心线新蹶成的面积，阵为每个 辖嚣婆掏阚界( _ 攀疫中心缭) 各部分长度豫戳此处麟蓐热积分和。 凌瓣连接辑楚霰寄一糖强横粱土专署，辇投洚6 x 5 0 0 ，爵诗冀凄 熟惯性矩为，= 4 7 7 x 1 0 邯卅4 。 运袈藩壤筵影舞楼惑连接辑攀黻、瘫蔽羁横麓薮经戏，各个蓉形 络梅於藏援瓣度葙弱，诗舞簿努爨游擎蔽搂粱、藤覆搂淤纛憝壁拳 平扶强材分摊至相应的板材上，为 c ，蹬4 g _ s 2 r = 4 x 8 吝x 1 i 0 l 。x 鬲( 0 6 5 x t ：_ 5 i ) 2 一= 4 2 i e 3 n 掰2 ( 4 7 ) 。，2 ；i 3 蚕i 嚣堇j 百5 “1 ”1 ” 、2 47 t - -z 一+ 由于船的对称性，w 将扭转中心取在连接拼3 7 ”剖筒处，并且可 将各强横粱翻令籀彩薄攘结构豹长攫统一取为片体间题，即f z & 2 m 。 予蹩霹冀懑 己1 2 尹e i 喊一w 。) 2 = 去等x 。万譬 萨5 x 酝2 5 x 辫7 一霉十( 3 7 一嚣3 ( 3 7 饕2 ( 3 7 一珏。( 3 7 - 6 8 ) 2 】 = o 5 7 6 1 0 9 v 璺：土1 7 4 2 x 1 0 k l l 5 x 1 0 9 得片体瓣糖对转角海 蝣：! 垫点掣：塑塑。3 0 0 。1 0 3 ( 螂) 甲一0 5 7 6 1 0 9 。1 1 5 x t 0 9 。1 禧黟薄戆翁捧劳霆黪懿矩秀 蚝= c p 孚= 3 0 0 x l o - ax 等吨1 0 5 w ，卅泠9 ) 连接褥攀嫒饕建力懋 武汉理王夫孥骥圭学蕊论文 。旦： 2 0 3 1 0 5 = 1 4 6 1 0 6 p a( 4 - 1 0 ) 莲蓑藤疯蔽鹭痖秀为 如*专；曩丽瓦203西x10而s黼=173x1062s 妇( 纠1 ) ，。- f ，2 x 0 6 5 1 5 x 0 0 0 6 4 。2 ，4 垒豁鸯羰嚣计冀 4 2 41 有限觉模型 瓣霪嗣+ 繇搂墅魏建立熬一2 。齄袋黧7 2 8 魏健，横型i 毽搀嚣个冀葵秘戮 援籍，模型2 还添趣了鼍燕建筑( 露搂) 。 全船有限元模型包描了船体的器擞要构件，篡中甲板板、舷侧板、船底 缀、舱壁板、尾封板、感楼舨模拟为4 节点或3 节点扳单元，嚣材部分包括 簧涟蕊臀零鬣擒器揍耧鸯影凝藜嚣魏凝攀嚣，支蕊添震蓊摹嚣。 有限元模型建立在僚卡儿直角坐标系上，坐标藤点选在黻中0 8 肪位上， _ ； 船长为x 方向，船宽为y 方向，由腑底垂直指向甲板为z 方向。网格按照 麟疆器缀爨灏距麓分，鼹灏逮嚣透孬葶凌缨诧。 整船擦整除在令裂糯节楚路育篱豫，基本按照舞豁结梅建立。 有限元横挺如以下静阁。 鋈毒2嫠淫3 s 寒黢搏渡麓窆鼹肖羧元摸銎l 武援褒工大学颈。 ：擎覆论文 豳4 - 3黄河3 8 米双体渡轮全船有限元模型2 蹩4 毒筵淫3 s 幕双体渡籍连接褥翁鞭元摸羹 4 7 戴投建王丈够颡： ：学靛谂变 蓬一s裁滗3 襄黎黢舔浚转连接褥饕糖奏露元凌囊 霉。2 ，毒。窆稔器蓉嚣箨鼗精藏麴 l ，横向耷燎 i 逮器袈饕 瓣髂航行予滚滚土。寰黻洚翻液体，瓣羚辩双髂瓣缝鞠瓣尉稼瞧，东 计辫时将疑力鄱约束分剐加在两个席体。b ，在掌个席体上照 | i | l 馕穆，另片 搀上麓麓簸薅。零搂爨褒塞冀落务强糕撩辩熬麓粳粪，遥取麓窝串缎穆、灏 掇密缀淤三终繁熹，臻两囊枣吏黪，蒜舔嚣蠹鼹翅下： ￥主 0 0 “一z 嚣4 - 6辏鼹垮瀚浚器蕊襻黎爨溪 2 ) 鼗瓣汁冀 在右片体器强椹黎和舱壁能鬻娥勰麻中缴桁对皮的节蕊。皇均匀施煳瓣 国熬力，掇撼横向弯勰状悫。黠艨蠛溅热下： 毒霉 霆黎理互炎攀醺攀整谂文 鞫4 _ 7燃搏有限琵樾型上横向垮燃的施加 全羲疆糕契褰蒺棼熬藩嚣羹毯，再霉毒争磐蠡壤舞垂彝赘蠡 n ；。( 4 一 x 1 9 k 0 ( t 6 4 5 + ”9 3 2 】8 82 6k n i2)242 鬈。霆短 ) 意器絷襻 对于瓣潦点的选取，凿海船菔搀穗幽浮体，谯避行有限霸计算时必瓣摊 烩刚体位移( 刚体移动朔转动) ，似所施加的约粥必须不影响淡形和应力状 蕊+ 秀夔臻蟪寒妻襄袁逮获嚣孛蠹缎捺攀元羹藜然兰令苇麦上。蘧：爨京羹拳 不器拣浠嚣薄爱遗土下器凌霸黎藤辩造残蕊蘧攘蓊兹横露藏赣变雾。 ( 2 ) 载葡计算 按照4 2 。2 孛本文嚣法豹计算继浆，可褥扭嫩为 楚，= 5 2 8 。嚣5 x 囊鬈= 5 9 2 7 3i 譬辨 毒t s 将援然离散成两片棒t 前后最瓣称彳乍厝静盘，黻3 7 。舞串心r 蘸螽藤傣 烂框架和舱髓各十处，艄底中纵桁棚邻五个节点上施加作用力，简化图如下。 熬毒霪蘩瓣溪鼗骞囊暴慧溪 4 9 藤器莲王丈学颈掌毽谂文 假设在最释谶3 7 ”的强椭( 舱壁) 处施加作用力，每三档个作用位置 鄂f = 1 5 m ，则可缮 弹，i 牛2 n ，2 l l n + 3 t + 睡帮- l 爨。点玉 算出肌而舞鲁丽j 蛆9 7 k n 爨每个穆楚整萋主攀个季挲翅点主壤状蘧燕载麓 精：栉：一n ；8 , 9 7 ：1 7 9 4 蝌 5 5 牲。2 n = 3 5 8 8 埘 瑰= 3 n = 5 + 3 8 2 帮 辫d = 4 珏：z 1 7 6 搿铲 = 5 n = 8 9 7 0 拼 憋= 6 n = i 嵇。7 6 4 蛾 释，= 7 n = 1 2 、5 瓣群 “。= 8 n = 1 4 3 5 2k n 辩。= 9 n = 1 6 ，1 4 6k n - - 1 0 器= 1 7 、9 4 0 勰 对应榛撼如下匿： 篷4 一莩瓣舔嚣器元摸醚鏊莲载蓊黎蟪塞戆蘧藏 ( 4 - 4 ) ( 4 5 ) 藏蔽溪王穴攀壤士攀整捷支 毒。2 ，4 3 幸 ”篝疆粱 l + 囊奏鬻夔 壤鑫逶浆耩器嚣露穗恣楚装繁蕊，瓣溪錾1 繇壤鋈薹京鼹趣羚巍秀努漆 按图如f ，备图中横礅桥为所敷带点沿船长方向相对于连撩轿煅尾端的躐 鞴，单穆为，纵坐擀 为对应驹撒为，帮经为州燃舻( 此崩器应力圈嫩槲 熊辫喜嚣骥瓣； 口，豫$ 慧童莓警。磬4嚣器，秣寺箝，辩# g 躐辆2 s 端、臻兽瘁l l 馘粼 $ 女雌i g 鬈g 埠觏窜箍s 耀i 喜誊 静l 嚣譬 幽4 - 1 0横型1 迄撩梆掣板与片体栩遴处弯曲照臌力 i 章。薄s i 警+ 鲁s 奇 i 。嚣5 l # 。4 # l 席$ 警。嚣喜0 s 2 # s 。e 2 盏l n x 。警g ， t 、日+ 9 口s 杓0 e1 肆删- 冉6 0 1 e 4 6 9 3 1 2# 娜6 。3 ， 3 群# m1 e 0 9 ，9 8 8 宰2 2 $ 嚣# 、4 $ 0 2 9 b 赫霉# 鬻 粪 攥登葚逡羧辫擎檬专嚣譬麓连筵霉羹蕊震窘 瓣薮囊至犬棼凑妻擎囊避突 由阱上黼图可以得出，两个模戮r 扣陂力较大德均对应为谶按桥横隔板岛 煞髂横舱壁糕逑处，其娥部分应力髓： 琏i 岛裁面技绒方法手工算 = j 蚋甲板弯鼬 蹙秀鹱饕；搂囊2 睾塞意壤豢瑟獯多，爵爨主要蕊蕊瑟餮萋懿予竣善莲蕊姆 的受力状恣怒巍积禳襻爝。 下面分椭相应节点的v o n - m i s e s 臌力情况。 l ； 冀 ； ； i 忡! l | r j i l i i i 触蒜解； 07 3 6 7 zl # q ，。0 4z 3 z i ，q * #3 0 9 4 6 8 8日日0 6 3 0 # b e 61 1 6 0 # 0 日1 9 3 4 ，1 8q + 8 s z 3 4 8 1 ，g # “ 口罄2 蓬4 - i 2漠羹 漆蓑攀擎蔽写篾嚣嚣连楚蕊熹譬尊鞋鼙i s e 器蕊秀 凝 嚣静抟摸委2 连接褥乎甄糍嚣侮臻连魑繁煮v o n - m i s e s 挝力 邃袋搂蹙 帮搂蕊2 孛蓬蔽褥器冀薄鬟蕊懿餐点嚣蠹鸯努毒，蔡爨鏊 藏覆莲乏支攀溪童季夔逶突 中应力较大假有一处对臌为连接桥麟部，模型l 中没有，结构中片体在5 ” 然犍土设露横自藿壁，凌按褥麓她送域内恶抗扭箱，黼逛5 ”1 5 ”设覆尾搂盾， 凌娄子薅拣慧篱- 廷豪蘩连攘鬟霪黎，菠餐蓬蓉褥瑟磐彝穗交丁鹭落主簿藤 力，尾楼趣弼了抗扭籍的作用，使谈黼连接桥一圭：嫩宠分布变褥瀚匀，敞丽褥 剿跛善。 2 + 蘩囊 敬窭逡搂褥零嚣舔耀连筵蕊繁纛；薅蓬簦 辩搂鍪2 銮熬簸瓣窿秀努隶 烩图如下， 3 。# 8 & t 辱4 一、i e j ，i 9 3 s v ；- 6 ，s 一# 一、t s w 8 8 0 一l0 、6 35 4 0 ，3 ， 8# # + $ 孓1 3 e 。j g g 善g 。奢$ 2 2 1 s 8 、3 寸蒂4 5 0 。 7 0 3 s 、0 * ?i j s 1 4x1 1 2 s 2 3 sr d t 3 2 93 1 b x i 3 砷t s t 阁4 一1 4擞型l 连接桥甲板与片体j | ! i 连处节点鲫成力 o$ 3 4 9 21 9 4 * i9 bd2 0 2 0 47 “ 2 6 9 3 9 6 89 3 6 7 。4 6 3 3 3 6 。 4 1 0 如2 3 #l 制 3 ，7 32 3 & + 2 2 23 0 3 0 7 ；4 默瓣 蓥4 - 1 5壤鳖譬蓬袋褥擎投毒嚣搭糈连蹩苇煮黪溅交 蕊菝褒：薮穴攀骧妻攀鼗捷突 由暖点瓣黧霹臣褥 爨，嚣令模溪麟褥蘩栗懿簸大毽臻与藤鬻餐绞方法警 王簿密静擎缀赘塞匆嚣簿，慧京逡黎耱冷蠲黎努蘩袋曩 誊整趣予零；模熬l 孛连褒器懋予霪8 藤8 ，簸鼗饕鼗予l 鑫8 曩矿；避簧夫蒸量黎蜒蕊罄渗继褥 糯向酋部。闵就曾部窿两较大。横臻露中在6 。l s 8 簸添船穗禳，糯墨予梅 航搬箱加长避尾部，从砌使熬个结构黼爆更为对杯，因此连援桥上的剪应力 辍曩嚣爨势鑫；雾窭轰爨大蕊蕊予黼黼簿哭， ：3 8 、日 1 i8 ，# 7 l s 3 、3 s 8 。i x 5 。# 3 1 0 l 1 q ，5 $ 1 6 ，0 m 0 露碡一i 6 8 4 ，4 # b + i 。e s l 。s 3 l l + j i 毫。警i 3 。e 7 l 0 0 ，a 5 1 i 。e 3 。i i 、t ，j l 摸婪l 滚搂蘩嗲裁胃羚辫禧连舔繁赢节。一瑟 8 啦# 鼗鸯 06 34 9 2 1 3d u9 8 4z 0 2 q 4 ，s2 6 9 39 6 83 3 口7 4 e ； 0 3 6 ， 61 0 1 0 ，2 3 h1 6 8 3 132 3 2 0 2 3 0 3 0 t7 l4 置8 窖 霪争l 喾饕墅塞淫骥褥攀凝冬嚣侉黎蓬越摹鑫臻嘏i s 麟痿秀 l 毒 嚣覆莲互太誉疆土擎燕逢文 对比上两图，模型2 中尾部应力融藩减少，成力较大点分谢比模型1 均 匀，其最大撼幽模型l 中鼬尾邦移露模戮2 中的谢龆，而实际上两者在首都 蘸建交蘩蒎燮拖袋枣。霹萎，露蒸羲爨戆主墨建筑越乎缓蘩该避蠛器连蓑褥 淹力状态教聚秘显，丽瓣蒋帮辩律丽不大。 4 ，2 电4 绪谂 逶逵全黼诗算鳝暴露疆著邀，繁暮毒串寨器鹣揍鑫夸楚襄撼舞诗葬登式 麒各一一定的可靠度和适粥性，这为阱厢的直接计簿方法的制定搬供了参考。 越搂豹设鼹姆以缓解攮内鞫件麴受力情况，使缩构疑偏于安金。通过分别在 搂登l 容溪黧鐾主嚣舅黔褥露栗哥瑟瑟寝，露受鍪凝愚瑟簿瑟瓣较篷硷获惑， 辩整船影响戳大。 4 2 。5 连接褥强度掬越化计算 蟊蘸辩逡，连接褥辩链楚袋露豁懑凄诗篓藩懑煮，藤壹撩诗箨簿鑫黎爨 为了更准确倘便的得出锋构件的受力情况，但针附敝体船的船测特点，糟盘携 褥全瓣计辫，爨劐摸撼察繇蜘受力辚撒，这样虽鼹灏准确，但濑加了工 乍爨， 酝缓了鏊浚撼凄夔蠢逮。舞鼗，褒蕊滚实藤连接耩蒸磐摹蘩酸懑，舞台蘩黪 计算结果，探讨出一种赢攘建模并加黼且比较吻合蜜际情况的计辫途径。 碡窆5 搂糖鸯羟 获整凇计算酶结果中麓默看避，单独研究遗羧耩游煞重淼楚连接褥每背 体相连的位溉。在全船承受横向弯测时，在连接稀垮片体的溜按处会产成强 戏力亵剪巍匆，其中主瓣跫港婺竟方内黝正瘟力，嘲连接播受攒内弯矩j ；l 寸埘 霰鸯禧姿紧瓣囊藜弯蕊慕诗萋， 全胎计瓣时将横向帮矩的等效滤褥加在片体糯部，再辩片俸传至漆滁 桥，然后产生这些应力。弯矩在传递激程中，数撼上没有减少，但由于片体 熬参藜；程涟接蘩土翁澈嘉磐毒冬簸禳魏蓬魏捩凑跫甭曩馥。瓣攫襄弯矩佟 雳产生弯蘸痰力，这袋横弩孛弯褰瀚分布毒毒魏箍亵鸯兹黪藏霄蓑壹滚菠 系。观察嘲4 一l o 和4 - 1 2 中应力的分布可以大致糟出，除去对成横舱壁处谢 成力集中外，其余郝分艨力分布相对均匀。由此，酊以考虑张肇独计算连横 辑簿，藤褥冀左骞霹蕊瞧，饕蓬蘩罄一瓣饕透雾( 瓣冀与蓦棼建搂跫) 羲察t 藏涎建王夫孥磺圭学篷论变 端侧施加均布载荷。加裁点选在连接桥与片体避接的节点上，从甲板和底 板对应节点上施期沿型漾方向的剪力，形成与横向弯矩等效的裁错，且加裁 点尽霹蘸逡姆褥鹭訇量缁密，器鼗多蔽宓巢孛。瑟终褒臻蕊登撰寂考瘩窦舔 清况，连接掷在与片体稠述跨，横尚稳伴对应有蒋滤框架、强椴絮帮横舱壁 锝不同情况，因此对应的约束条件也就是不同的，本文分别做了以下处理； 无抗扭辍艇连接援甲缀与片抟嘏遂处设为弹性懑定端( _ 鲤湖4 - t 8 ) ， 毒揍蘩黪连袋褥攀投耱纛蔽舔蠢竣鬟荛莽链爻痤，辈黉甏蕊绕孛窝辍转 劝( 如图4 1 9 ) ， 片体横舱髓位置设为自由支持。 瑟4 - 1 8癸赣凝定凌素戆捺黪遵茬 图4 - 1 9弹性支座约束的撒镣过程 在a n s y s 糗序中，对成弹性固定端采用梁元实燃，弹性支麟则用秆元代 髓+ 翼爨凌接疆模鍪热下熬 餮4 - 2 0连接羲蕈狻诗婪凌窝弯娥潜艇袭骥黧 本模蘩诗簿跨禳鼹弩籍载蔫蠢稳藤翔下霆， 一| j 椰肿 0 r 武汉瑗王太学礤士学位论文 图4 2 1连接蟒单独承受横向弯矩时载赫车b 约束的施煳 按此情形进行连接稀单独计算，褥剃连接桥与片体相连处驽曲正应力和 r o d m i s e s 应力分别如下图。 隧一2 2蕊讫诗算露连接褥擎棱与嚣体鹈连楚弯魏藏皮宠 斌汲理工夫攀颈士学挺论文 到 酬 图4 2 3 瀚化计算时避接桥甲扳鸟片体相连处节点v o d m i s e s 应力 与匿驴l o 私4 一1 2 栩阮可以看出，威力最太德滗全船计葬偏大，即在对 应片体的横舱麓位置应力集中有些加剧，而其余部分受力均匀姐接近全船计 簿驹结果，这验涯了将连接瓣受横翔弯敞黠当 乍棚蚩粱妨直梁礴鼹采计算序勺 设想，综合餐慕，这静按照巍接在连接掭上鸯匀藏姆撰逸弯矩柬援撵垒藤诗 辫的加载方式是可以试用的，同时根据与片体连撩处的实际情狲对约束进幸亍 简化，从而选划模拟真实情况的作法也是可行的。它既满足了避接桥结构的 受力赞点，计算缝象氇露谣了葵合理蛙，这舞班瑟鹣连接撬童接计算方法熬 研究提供了参考。 4 2 5 2 扭嫩 蘧露努攒瓣重点与攘海穹瘫禧嚣，惦是连接褥与片俸醵连接楚。婆麓在 受到扭矩时，很显然各横截面的翘曲程度不同，逡貉必引起相邻两截面纵向 纤维的长度敬变，于是横截面上除了辫应力还有正威力，对应谯连接桥上应 力谤撬变褥复杂。餐蓑攒连接羲变形憾况霹班善爨，在嚣凌交澎媛为严重， 然后向中闻逐渐减缓，谯最中部使嚣几乎没有臻最变形。疑摸楚t 静诗翼臻 粜中可以得列，连接桥与片体连接处澈受了很大的横向弯曲应力，其沿纵向 的分布规律建中部趋近予零，首尾端赦向且较大，最大值集中淼抗扭箱首尾 德鬣，在设诲撬翅簸翁醒城癌毒运秘潜藏笺篷努布。其薄弱下强。 武汉理王大学曦士学位论文 曝警菡崮斌。j | l ：。 二滔二群i 率晤萨 薄一 i 1 。二“日i i ? f ：i i i 。f ! f ：i _ 攀i ：。 i | l l ； 07 0 8 1 5 0 i ，6 82 2 5 25 2 3 0 0 3 + 3 63 7 s 4 1 4 3 7 5 4 2 1 1 2 6 2 6 1 87 7 1 2 6 2 t 9 43 3 7 b 7 a d i s t 图4 2 4摸型1 摁矩计算时涟接桥和片体相连处正应力分布 肤4 2 3 2 中扭矩应力的计算过禚霹以看出，连接桥上的掇艇主要由译 檄强横梁和内甲板、底擞、横隔板组成的箱形结构承受，其中稽形结构数量 鞍多，熬嚣承受了较丈部分褪矩。综合上遥熬癌力分蠢耀律，可以考瘩在搬 载黠，校撂蕊对称牲，瓣左右秀裁爱两麓鼗，每测凝载点遥在连接疆与嚣髂 捆连的节点上，对应有抗扭箱的位置施加线性载荷，即沿船长方向取中点熊 为零，反向向两端分别增加至最大值，连接桥甲板下未设抗扭箱的位置，根 疆4 ，2 。3 ，2 中黠强模粱弱籀形结椽豹抗怒鬻疫诗冀络采装毙翻势摊拯短。露 其约束与全船计算时相能，僵茯约束连接掭甲板中辍襁在船瓣( 3 7 8 ) 静节 点，从而更为接近实际情况。本船扭嬲施加示意图如下， 煳4 - 2 5扭矩施加示意圈 蕊辍嚣互炎姆骥攀楚甍文 按犍壤嚣避嚣连壤瓣攀独诗黪，褥魏连接褥灏蜂薅藕薅缝蓑废力熟”f 辫。 ：。 j # 崭带。 一 一牮挂+ 瑟 l 越t l ：f ! 涟纛缝 圉 i 翮； rf 阿v r 1 1 、k 赫拣 盎 l ￥ ”谮1a 蠛嬲 l ! 整、裂陶 o# $ o 静啐i 薄h 0 。l # # 誊b 7 镕，靠长2 ，6 b 一暑$喜t 5 $ ，o 3 s ；母t # e s 上4 ；7 z s ，2 s嚣 ，o $ i 蠕嚣。 0 3 套z g 鬻 瑟一 嚣连接器誉貔承受撼激瓣涟攘褥稻斡簿糖连楚歪蕊穷努耀 霹裂露盛，这鹭豹残力磐懋激镶婚金怒谤雾蹲鼹较接逐，灏喾懿蠛为娥 突蘧簿京惑瘵藏薤萋蓄怒游整嚣，：鼹瓣裙箍莛豁瓣疆渎蠹搂慈簸溪鸷糍* 溅 搬扭箱的遗撩桥区域瘟力德较小，媳娜较好的襟撇。r 全船计辣的情形，憾榭 澍悠力数俄镢犬。整般建挺进行计瓣，w 以在模撇粪实情况的撼础上，糟效 瓣搂多盎菇豢孛，蓬褰攀熬謇浅邃搂裰避抒釜羲黪逡霆臻滚瀑惫转瑟邋。蕊 游裁萤京懿枣连接疆妻秘努露遵一潦魏德；器褥藤交蘩鬟漶鬟装遥实添蕊 凝。 霉+ 霪毒霰嚣诗萋藜烫 通过对荣双体渡辘避鼍子谢融滞搬船建模，程横拟真实情况的基础上， 麟灞蘩嚣箍浮麓羞予诗簿公蓑避褥溅辫努耩，劳逸鼹金莲婺绞窳爨势秽嬲拣 骞式，透避建立畜冤嚣撩瑟令模粼，分瓣了莲搂童屡建蕊瓣设嚣瓣遴撩 蛴结构的影嘛。同时也瓣证了箭文胼撼公式的聪确性，在今厝针对双体黼舟稀 侏戆抟强度懿盎簇毒手箕蝴题土摄供了黔辫。 睾 鹫蔽俸藤筵鬟戆特黎魏，建臻滚黢耩窿蠢避嚣攀藿囊谤蒸，罴嚣a 鬻襁 棚 。蕊望壅兰奎鲎堡主兰壅笙奎 参考文蒸 1 ) 陈志坚，郭翻修船体强度三维有限鼬分析的载梢随接计算和验诚中国造船 2 0 0 2 年翦1 麓 2 1 陈灏，罗袋爨。2 l o 疆强0 0 d w 善多魇逡躜l 装箱虢缩构疑诗霉 矗攘强痿诗算。藤熬 1 9 9 9 年第4 煳 c 3 】王纠鸿 大型油船结构尺寸巍按计算法研究船舶工穰1 9 9 7 年第3 期 f 4 】黩簿翁，簿糕薄，万驴广。畿竣诗算法在勰黪结捣窀翻巾麴应捌勰检科技1 9 9 9 4 年繁2 麓 【5 】高新华，王滋己，刘二e 光确定穿浪烈体船横向弯矩及撇矩的几种方法。船海 ：程 第八届全国内河船舶及航海技术学术交流论文集 嘲藏蹲氍：痿悫鹋，涵鹗文，孙久楚，集装箱船楚簸结构三维有限元强度分橱方法研究+ 中落遗臻2 0 0 1 筚第3 裁 ( 7 1 绍世明，周旭芳，王云才取体船的静永阻力估算中圜斌船1 9 9 4 年薷1 期 8 1 戴仰山，任黼拢船体结构岚接计算法瓢向波浪弯矩的确定船舶工程1 9 9 7 年期 f 9 l 拣庚强，朱胜舄，辍体结构强燕直接诗簿中浆势载荮节点化方法船舷工程1 9 9 6 第4 麓 f l o l 朱国华赋体船的总体雠能设诗船虢1 9 9 8 年第1 勰 【11 宋国华，域体船的总体性能设计( 续1 ) 船舶1 9 9 8 年髂2 期 1 2 j 寒疆华。敝髂船豹总体键麓设计f 续2 ) ，船舶1 9 9 8 年第3 期 | 3 l 声文芳敝臻赫静承载蓊瓣诗舅方法。敢体嚣强霾理埝矮究f 嚣淀农迳：翻翌学醚) 1 9 8 8 年 ( 1 4 j 詹志鹊，顾滞昕船体结构直接计算所需的发计波船舶：l 程2 0 0 2 年第3 期 【1 5 j 郑云龙，垒在律，邱巍祷浆元与边界菇耦合法在船舶结构直接设计分拳斥系统中的 残瑙。鼹麓j ：程1 9 9 7 年第3 麓 【1 6 j 陈雪深，蝌谶明，陈国权，陈裔中联休船稳性衡准中能横糯角公式。海交运大学 学报1 9 9 7 年第2 期 f i 7 】翕铭华。船舶板架稳定矬掰究进展埘，华零船舶工业学疏学报，2 0 0 0 ( 4 ) 2 0 2 5 f i 截终踅棱，褥承滚。毒陵元分辑疆落籍撬转强度。海亵大学学攒叁然秘学舨2 0 0 0 霉= 筇2 期 【1 9 】郭达泽燕国双体船建遄业的迅速发展中外船舶科搜2 0 0 0 年第3 期 【2 0 谭林森，杨定郏。船体结槐强度计算力学模型的确定船舶力学年会论文集1 9 9 4 盎二 戴汲理工大学濒士学位论文 _ _ 一_ m h 【2 1 】陆晓炯，陈憋惠，甘锡林，朱舭昌无舱蔬集装箱船货船强度研究船舶及海洋7 r 稔 铡结构技术论文筵1 9 9 6 芏i 三 辫2 】葬鞭，是士挣，黄叛鸿。集装籍舞籍薅援度蔽接方法 沧文集j 9 9 6 年 2 3 杨永谦，内河大开口双巍黻装船横强臆披变形计算 会论文集1 9 9 6 年 舷糖及海洋0 ：簇糖结藕技术 船舶结构虑力分析学术讨论 1 2 4 3 翡霹强，薅炎蔑。夫型濑瓣姥捣分辑。麓躺棼鞫痘力分橱擎术讨论会论文襄1 9 9 6 鼙 2 5 1 严爵华，蜒德光译内河救体运输船人民交通出版社1 9 8 0 年 f 2 6 孔炳庆，曹沫双体船连桥外力计算方法分析。武汉水运。翻呈学院学报。1 9 8 5 年 纂2 絮 f 2 7 】琵炳庆双侮船连接褥戆扮载蘸运敲计算方法。双体船强整理论磷建( 武汉隶运 上程学院) 1 9 8 8 年 f 2 8 卢文芳澈体船连接桥波浪砰击预报方法。双体船强度理论研究( 斌汉水运 二橼 学院) 9 8 8 年 f 2 9 1 孙久茏，瓣毓仁。箍体憨缴撮疆弯楚诗簿熬一释簿纯骞法及翟露秀发艇熬力掌 2 0 0 1 年第4 期 3 0 张少雄，杨永谦关于油船结构强度计算的几种方法溅汉造船1 9 9 9 年第1 期 【3t i 强霉，释计冀黯钵巍转强疫熬近辍方法，广毫造勰1 9 9 4 年菇4 翅 1 3 2 1 3 尹瓣，瞽义锋，张延基。艇舶赘承势力巍弯矩静诗羹及势撰华东勰舷工韭擎陵学 搬1 9 9 8 年第3 期 ( 3 3