基于有限元法船舶干坞状态下注入压载水坞墩受力研究

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1、基于有限元法船舶干坞状态下注入压载水坞墩受力研究摘要：在船舶出坞之前需要给其舱室内（压载舱、货油舱）内打入足够的压载水以调节船舶起浮后的浮态，尽量使其保持平浮状态；然而，对于大型船舶来说，需要打入大量的压载水以调节其浮态，这就需要研究其在干坞状态下注入压载水后墩木的受力情况。鉴于目前分析受力的方法稍显粗略，本文通过有限元方法进行数值模拟，以期达到较准确的墩木受力分析的目的。关键词：大型船舶；干坞；坞墩；压载水；有限元法;受力AnalysisonStressofDockingBlocksafterFillingBallastWaterint

2、oBWT/COTofShipbyFEAMethodHEGunagwei,XUELin(CSSCGuangzhouLongxueShipbuildingCo；Ltd.Guangzhou511462)Abstract：Generally,enoughballastwaterwillbepumpedintoBWT/COTbeforeshiplaunchestoadjustship，sfloatingcondition.However,agreatdealofballastwaterwillbeneededforlargeshipstoadjus

3、tfloatin£condition.Soitisveryimporttostudythestressofdockingblocksindockafterfillingballastwater.ThispapercarriesoutmathematicalSimulationbyFEAmethodtorealizeprecisestressanalysisofthedockingblocks.Keywords：Largeship；Docking；Dockingblocks；Ballastwater；FEA；Stress1前言本文通过有限元

4、计算在干坞压载状态下，船体以及坞墩的受力情况，并校核船体结构的局部强度以及坞墩的安全性；得出一个以有限元计算为手段的船舶出坞、坐墩受力计算的一般方法。同时，研究在船舶研发工作中，结合船舶建造、营运时船舶坐墩的需要的结构设计方法，并为建造中的布墩提供指导建议。2308000DWTVLCC干坞状态注入压载水坞墩受力情况2.1有限元模型有限元建模、分析软件使用DNV船级社patran-pre和sesam；对NO.2货舱及压载舱区域进行有限元建模，考虑到结构及载荷的对称性，有限元建模范围为该区域的1/4；船体结构边界条件为：前端和后端约束其X向平

5、动，纵剖面处约束其Y方向平动，墩木约束其Z向平动；墩木所受载荷为船体结构及压载水对其产生的静压力，见图1。2.2分析方法给NO.2COT(PCS)各注入压载水6000、8000、6000t压载水，此时各舱的液位高度分别为8.15m、7.14m、8.15m,对墩木的受力状况进行分析。2.3分析结果货油舱注入压载水时坞墩及结构受力情况，此时结构的受力大小为41MPa,坞墩受到的最大支反力大小为226t,结构最大变形为2.1mm,产生在外底与坞墩接触位置，见图2o382000DWT散货船干坞状态注入压载水坞墩受力情况3.1布墩与与干坞压载方

6、案见图3、图403.2有限元模型见图5。3.3计算工况工况1,坐墩不加压载水；工况2,坐墩加压载水：第2第3压载舱满，第1压载舱半舱。3.4计算结果及分析见图6、图7、图8o墩木受力不均匀性计算每个墩木受力与平均受力比值，以反映墩木受力的不均匀性的程度，分别见表1、表2。4结论1）对308000DWTVLCC,船舶在干坞状态下将压载水打入货油舱坞墩受力为226t,对坞墩进行承压试验，坞墩在压力加到260t时，水泥墩表面正常，没有出现新裂纹，故此时坞墩受力安全。2）对82000DWT散货船。①坞墩布置满足坞内打压载水的承重要求；②墩木的受力

7、是不均匀的，最大的承重能达到平均承重的2.7倍；③通过本计算案例，可以知道坞墩的受力并不均匀，按照平均受力法的计算办法布置坞墩时应该考虑一个不小于2.5倍的安全系数，如果不能达到该安全系数时，应该开展有限元直接计算分析，以确认安全性。参考文献［1］刘鸿文.材料力学［M］.高等教育出版社.2004.1［2］钢质海船入级规范（第七分册）［Ml.人民交通出版社，2009,8［3］陈铁云•陈伯真•船舶结构力学［M］.上海交通大学出版社，1990［4］刘兵山.黄聪.Patran从入门到精通［M］.中国水利水电出版社，2003