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《波浪中船舶结构惯性力及在数值分析中加载方法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、波浪中船舶结构惯性力及在数值分析中加载方法研究第36卷第2期2007年4月船海工程SHIP&0CEANENGINEERINGVo1.36No.2Apr.2007文章编号1671—7953(2007)02—0021—04波浪中船舶结构惯性力及在数值分析中加载方法研究谢小华龚君来武汉第二船舶设计研究所武汉430064摘要用传统与规范方法系统地分析波浪中船舶惯性力的计算,通过比较总结出两种方法的优缺点,传统方法较适合于手工粗略计算,而规范方法更适合于有限元分析平台上的复杂结构计算.同时对ANSYS结构分析中
2、船舶惯性力的加载方法进行探讨,将传统方法和角加速度加载方法作对比,分析和实际计算得出两种方法计算结果基本一致,但角加速度加载方法更为简单直接,避免了许多繁琐的过程.关键词惯性力横摇纵摇垂荡加载中图分类号U661.4文献标识码AOncalculatingandapplyingmethodsfortheinertiarr1?'IorcesOIS111DSinWaVeSXIEXiao?huaG0NGJun?laiWuhanSecondShipDesignandResearchInstituteWuhan430064
3、AbstractThetraditionalandnormativemethodstocalculatetheshipSinertiaforcesinwavesarecompared.Thetraditionalmethodispropitioustocursoryanalysis,andthenormativeoneismorecapableofexactcalculation,especiallyinfiniteelementanalysisofstructure.Theauthorsalsodiscus
4、saboutthemethodofapplyingtheshipSin—ertiaforceonthestructuralmodelinANSYS.Theapplyingmethodbytheangleaccelerationisdifferentfromthetraditionalmethod,butitisaccurate,directandmuchsimplertouse.Keywordsinertiaforcerollingpitchingheavingloading水面舰艇在波浪中航行时,作用在舰船
5、上的计算载荷主要由结构及其装备的重力,舰艇摇摆时所引起的惯性力,所受风力以及舷外水压力等四部分组成1J.结构分析中各项载荷,重力和风力很容易计算和加载,但是舰艇摇摆时所引起的惯性力由于跟质量分布和舰船在波浪中的运动状态有关,较为复杂,有必要进行研究探讨.目前,笔者对某型舰船桅杆的强度进行了分析计算,故而对波浪中船舶惯性力及其在结构分析中的加载方法进行了较为深入系统的研究,提出了与理论船舶惯性力加载方法相比更为简洁的角加速度加载方法,并通过与理论方法的结果对收稿日期2006.08.18修回日期2006.10—1
6、2作者简介谢小华(1977一),男,学士,工程师.比发现结果基本一致.1波浪要素取波浪形状为坦谷波.波形为坦谷曲线,即半径为R=/2丌的滚圆沿直线滚动时,在半径为,Io的轨园上的某点的轨迹,波高h=2ro,见图1.7—/t/tA=2nR图1坦谷波波高h与波长之间并没有固定的比值,通常取当≥120m时波高h=/20m;当≤120m时波高h=/30+2m.在实际遇到的h:比值下所能发生的坦谷曲线形状的差别,对于弯矩值的影响很小,所以文21波浪中船舶结构惯性力及在数值分析中加载方法研究——谢小华龚君来中取波高与
7、波长之比值为h:=1/20的坦谷曲线,也就是标准波.2船舶惯性力计算当船舶在波浪中运动时,将产生很大的加速度,船体本身产生角加速度和线加速度,在结构设计和分析时应该考虑其惯性力的影响[.因为船舶的摇摆情况始终是未知的,所以在求加速度和惯性力时不得不根据下述见解来给出这些方程式,因此,摇摆时惯性力的计算带有很大的假定性.计算的假定性主要原因是没有将摇摆的参数和任何肯定的海洋状态联系起来,依据不同的假定文中将惯性力的计算分为传统方法与规范方法两种.取坐标系:J2轴沿船长方向,Y轴指向船舶右舷,轴垂直向下,原点取在
8、摇摆中心.2.1理论计算方法假定:波浪取标准波;最大的摇摆发生在共振时候,此时扰动力的周期与船舶的摇摆周期一致;船舶重心的运动轨迹与水表面质点的运动轨迹相同.以下分别讨论船的横摇,纵摇和垂直摆动.2.1.1横摇和纵摇最大的摇摆发生在共振时候,扰动力的周期与船舶的摇摆周期一致.船舶的横摆和纵摇[.]方程式为=sin(+e1)(1)』d0=sin(+e2)(2)式中:,0m——横倾角及纵倾角;,——船舶
