双体船结构的直接计算分析

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1、万方数据船海工程2006年第5期(总第174期)文章编号1671．7953(2006)05—0004—04双体船结构的直接计算分析杨平黄乐华武汉理工大学交通学院武汉430063摘要应用大型通用有限元分析软件ANSYS，整体计算一艘船长超过60m的内河双体船，对计算模型的建立、加载方式、边界条件等进行了讨论，分析了在不同工况下船体构件的受力情况，并着重分析连接桥部位的应力分布。关键词双体船连接桥直接计算中图分类号U661．43文献标识码ADirectcalculationforacatamaran7SstructureYANGPingⅢIAN

2、GLe．huaSchoolofTransportationWuhanUniversityofTechnologyWuhan430063AbstractThestmctura

3、strengthofaninlandrivercatamaranwhoselengthiSmorethan60mwasdirectcal—culatedinA卜琵；YS．ThispaperdiscussedabouttheFEmodel．10adingandboundaryconditions．Thestressdistribu—tionirlthecrossstruc

4、ture。thekeystructureofthecatamaran，wasanalyzedindetailundertwoloadcasesoftrans—versebendingandpitch-inducedtorsion．Keywordscatamarancrossstructuredirectcalculation由于双体船型载荷状态及结构的复杂性，使双体船的结构分析远较单体船困难。虽然中国船级社已颁布的“双体船船体结构补充规定”《钢质内河船舶人级与建造规范(2002)}可用于双体船的结构设计，但对于船长大于60m或主尺度比超规范

5、的双体船、以及具有特殊用途或特殊结构形式或承受特殊载荷的双体船，规范规定其相关的船体结构尺寸应由直接计算加以确定。国内外现有的绝大多数双体船，其结构设计大多都是采用“分离式”方法。即片体按单体船的规范和强度标准；连接桥视为片体的结构搭配，用传统梁方法施以校核计算⋯。这种算法的问题在于完全忽略了片体和连接桥之间的弹性变形耦合影响。实际上，连接桥的载荷和变形不仅来自片体的相对刚性运动，还取决于片体本身的弹性变形。故“分离式”方法仅可作为简单估算，其与双体船结构内实际的应力分布往往有相当大的差距，可能导致错误的结论。对于双体船结构，采用直接计算分

6、析，可以完全避免诸如片体纵向变剖面、纵横剖面的间断性、横舱4收稿日期2006—03—22修回日期2006—05．30作者简介杨平(1955一)，男，博士，教授。壁及横向抗扭箱等模型化中的困难，消除了一维梁所固有的理论缺陷，从而能够得到更为精确的结果。1数值算例针对一艘钢质内河双体船实船进行结构强度有限元直接计算及分析。该船主要要素如下：总长68．25m排水量677．24t水线长66．0m肋骨间距0．5m总宽15．0m方型系数0．680片体宽5．0m水线面系数0．844型深3．6m航区A级满载吃水1．5m航速20km／h船体采用纵骨架式结构，

7、全船每隔1．5m设一强框架，对应连接桥处为横隔壁。连接桥位于0#～132#，其高度为0．80m。全船共有五道水密舱壁：#12、#42、#66、#90、#120。结构形式及主要构件尺寸见图1、2。2计算模型全船有限元计算结构模型包括了船体的各主要构件，其中船体板材模拟为4节点或3节点板单元，船体骨材模拟为梁单元。全船有限元计算结构模型共有节点20717个，单元21994个；其中板壳元10472个，梁元11522个。万方数据双体船结构的直接计算分析——杨平黄乐华15×500I／71／5／6--ff6吣：1人lL、、×6<＼"-6，6L75×50

8、×6、75X5'《。l●“L75×50×6L广＼6、)一7I。r——．}，l

9、强材L75×50×6纵骨L75×50×6强横梁上f乎等器中龙骨j_蠡；怒旁龙骨上喜；÷器实肋板上蓄；÷器月Ju，L。"-纵±骨L80×50×7——————————————————