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1、浅谈内河船舶局部强度有限元分析船舶设计技术交流2008年第3.4期(总141期)文章编号:2016/ZY(2008)03,04.06.04浅谈内河船舶局部强度有限元分析黄(长江船舶设计院莹武汉430062)摘要:内河船舶的主尺度或结构构件的选取由于某些原因超过规范要求值时,需对其进行直接计算,有限元分析是校核在此情况下局部强度的最常见的方法.本文利用有限元软件ANSYS就某趸船的局部强度有限元计算为例,浅析了此类船舶的局部强度有限元分析方法,以供同类船舶参考.关键词:有限元,内河船舶,局部强度,ANSYSAbstraet:Whenthemaindim
2、ensionsorstructurememberssizeexcesstherequirementsoftheregulation,itneedstocarryoutdirectca1culaliOntoproveitsfeasibility,whiletheFEManalysisisthemostcommonmethodunderthiscondition.ThethesissuperficiallydiscussedtheFEManalysismethodinlocalstrengthcalculationofinlandshipstakingt
3、helocalstrengthFEMcalculationofapontoonasasample,whichcouldbereferredbysimilarconditions.Keywords:FEM.inlandship.localstrength,ANSYS1.前言有限元分析(FEA,FiniteElementAnalysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解.它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成,对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解,然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件),从而得到问题的解.这个解
4、不是准确解,而是近似解,因为实际问题被较简单的问题所代替.由于大多数实际问题难以得到准确解,而有限元不仅计算精度高,而且能适应各种复杂形状,因而成为行之有效的工程分析手段.有限元分析的基本研究方法可以概括为"结构离散一单元分析一整体求解"的过程.经过近50年的发展,有限元法的理论日趋完善,已经开发了一批通用和专用的有限元软件.ANSYS软件是融结构,流体,电场,磁场,声场分析于一体的大型通用有限元分析软件,可以用来求解结构,流体,电力,电磁场及碰撞等问题.因此它可应用于以下工业领域:航空航天,汽车工业,船舶工业,生物医学,桥梁,建筑,电子产品,重型机
5、械,微机电系统,运动器械等.运用ANSYS软件可以高效准确地建立分析结构的三维实体模型,自动或手动生成收稿日期:2008.11.5作者简介:黄莹,女,工程师有限元网格,建立相应的约束及载荷工况,并自动进行有限元求解.在船舶设计领域,越来越广泛地应用于船体结构的强度计算及校核.内河船舶主尺度或结构构件的选取超出规范要求时,需要进行直接计算对受力危险区域进行强度计算校核,以保证船舶的安全运营.本文以某趸船的舱段有限元分析为例,利用有限元软件ANSYS对其进行建模以校核其结构构件的局部强度.2.船舶概述此船从事汽车的滚装作业,级航区.其主要参数如下:总长型
6、宽型深设计吃水梁拱肋距甲板纵骨间距船底纵骨间距航区为内河BO.O.0.O..00m.00m80m30m0m0m0m0m由于此船的宽深比B/D=7.895>7.0,超出CCS《钢质内河船舶入级与建造规范》(2002)及其修改通报(2004)的要求,为了证明在此主尺度下,船舶结构的安全性,除按《钢质内河船船体结构直接计算指南》…要求校核总纵强度外,还应采用舱段模型有限元分析,校核运营过程中构件的局部强度.25浅淡内河船舶局部强度有限元分析——黄苇3.有限元模型在三维笛卡尔坐标系中建立舱段有限元计算模型,船宽方向为X轴,正方向由右舷指向左舷;型深方向
7、为Y轴,正方向由船底指向甲板;船长方向为Z轴,正方向由船尾指向船首.模型范围为在船舯范围的三个舱,甲板各向两边延伸两个强横梁间距,由于整个模型左右舷对称,沿船宽方向仅取左舷.船底板,舷侧板,舱壁板,甲板板,强肋骨腹板均用she1l单元离散,纵骨,肋骨,面板扁钢等均用beam188单元离散.在不影响计算结果的前提下,有限元模型忽略了骨材的连接肘板或加强筋.为了保证钢引桥轮子下的船舶结构的的安全,在钢引桥的轮子轨迹(见图2)中心各相外500mm的甲板上加上了20mm的复板.模型共有单元147816个,节点150569个,参见图1.图1有限元模型4.计算工
8、况当钢引桥在船上滑动时,由于船是由锚链固定,会随着水流的波动而移动,使钢引桥的轮子会偏移到其原轨迹附近的板格
