外飄型船艏砰擊強度評估與優(yōu)化研究.pdf

1、船舶在惡劣海況中航行的時候，由于船體和波浪之間的運動相對劇烈，當船體結構出水再入水時候容易發(fā)生砰擊現象。與波浪直接沖撞的船體結構區(qū)域承受著巨大的砰擊壓力，局部結構可能會因此受到嚴重破壞，也會對船體結構安全性造成影響。因此，就船體結構安全性方面而言，砰擊載荷作用下的結構響應問題值得研究。
　　本文基于有限元軟件MSC.PATRAN、MSC.DYTRAN、MSC.NASTRAN對船艏外飄結構進行準靜態(tài)分析、動力響應分析、瞬態(tài)響應分析。

2、本文的主要工作如下：
　　(1)采用準靜態(tài)法對船艏外飄結構的局部強度進行評估。包括：①按照英國勞氏(LR)規(guī)范計算艏部外飄結構承受的波浪砰擊載荷；②按照英國勞氏(LR)規(guī)范校核3800 PCTC船艏結構外板板厚、次要構件剖面模數等是否達到規(guī)范要求；③基于(LR)規(guī)范運用MSC.DYTRAN軟件建立3800 PCTC船艏結構有限元模型，運用MSC.NASTRAN計算砰擊載荷作用下艏部結構的應力水平，校核主要支撐構件(Primary

3、Structures)的剪切強度是否滿足規(guī)范要求。
　　(2)采用動力學分析方法對船艏入水的過程進行數值模擬，得到艏部外飄區(qū)域不同計算點的砰擊載荷大小和艏部結構響應。研究了3800 PCTC艏部分段結構入水砰擊過程的結構響應分布規(guī)律，并且分析了船艏結構材料的屈服強度、入水速度、船艏形狀以及入水角度等因素的變化對三維艏部結構入水砰擊過程中結構響應的影響。
　　(3)采用瞬態(tài)響應分析方法對船艏外飄結構數值仿真計算，得到艏部結構響

4、應分布規(guī)律。首先，基于 SESAM軟件對船體速度進行了預報。根據預報速度，結合規(guī)范公式，得到3800 PCTC艏部外飄區(qū)域結構上砰擊載荷，最后對艏部外飄區(qū)域結構進行了直接瞬態(tài)響應分析。
　　(4)將船艏外飄結構的準靜態(tài)分析、動力響應分析、瞬態(tài)響應分析的結果進行對比分析，得到：直接瞬態(tài)響應分析法是最合理的船艏外飄結構響應的仿真計算方法。并且對3800 PCTC艏部外飄區(qū)域多處應力水平比較高的結構區(qū)域進行優(yōu)化，并利用直接瞬態(tài)響應分析法