椭圆形舱口角隅的疲劳强度研究.pdf

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1、第４３卷第２期船海工程Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．２２０１４年４月ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡｐｒ．２０１４ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１-７９５３．２０１４．０２．０２５椭圆形舱口角隅的疲劳强度研究１２２杨辉杰，吴剑国，解添如（１杭州市船舶检验局，杭州３１００１４２浙江工业大学建筑工程学院，杭州３１００１４）摘要：基于枟钢质海船入级规范枠以及枟船体结构疲劳强度评估指南枠对椭圆形舱口角隅的相关规定，应用自主开发的椭圆形舱口角隅网格自动划分系统，创建不同尺寸与板厚的椭圆形角隅细化模型，利用ＭＳＣ．Ｐａｔｒａｎ有限元软件对该区域进行疲

2、劳计算，分析其边缘热点应力，从而得出角隅尺寸、板厚对角隅疲劳强度热点应力的影响规律。关键词：椭圆形舱口角隅；疲劳强度；规范中图分类号：Ｕ６６１．４３文献标志码：文章编号：１６７１-７９５３（２０１４）０２-００９４-０３大型散货船舶的舱口角隅处是应力集中的区②满载或压载下总体水平波浪弯矩范围。域。在服役期间，该区域长期处于高低应力交变［１-２］２椭圆形舱口角隅的网格自动划分状态，因此疲劳问题尤为突出。枟钢质海船入［３］级规范枠中对舱口角隅的形状和厚度有明确的采用椭圆形舱口角隅网格的自动划分新方［５］规定，然而这个规定是有一定的范围的，如何从疲法，编写针

3、对椭圆形舱口角隅的细化工具。采劳的角度确定最优的椭圆形状和厚度是设计和审用该工具，针对某一散货船的某一角隅，创建了不图部门都关心的问题。同尺寸、不同板厚的有限元模型，并对其进行热点应用椭圆形舱口角隅网格自动划分系统，创应力疲劳分析计算，研究角隅尺寸对疲劳强度的建多个不同尺寸、不同板厚的椭圆形角隅的有限影响。元模型，并对其进行热点应力分析，得出椭圆形舱３椭圆形舱口角隅疲劳分析口角隅的尺寸与板厚对疲劳寿命的影响规律。3．1角隅疲劳分析数据统计１椭圆形舱口角隅的相关规定针对某３３２００ＤＷＴ散货船进行热点应力疲枟钢质海船入级规范枠中指出当强力甲板上劳分析计算

4、，该船除顶边舱区域、外底板、内底板机舱、货舱开口的角隅是椭圆形时，角隅处的甲采用ＡＨ３６以外，其余皆采用船用低碳钢。船舶板不需加厚板，但需要满足以下几点。主尺度如下。１）角隅短边长度取１／２０左右的舱口宽度，并船长L１７０．０００ｍ且不小于３００ｍｍ，也不必大于６００ｍｍ。船宽B２６．０００ｍ２）角隅长边长度不得小于１／１０的舱口宽度，型深D１４．８００ｍ也就是角隅长边长度是短边长度的两倍以上。舱口宽度b１４．９４４ｍ［４］枟船体结构疲劳强度评估指南枠规定进行不同尺寸角隅热点应力分析结果见表１。不甲板疲劳强度应力直接计算时，只考虑总体波浪同板厚角隅热点

5、应力分析结果见表２。角隅细化弯矩的作用，包含以下计算工况。模型及应力分布见图１～２。①满载或压载下总体垂向波浪弯矩范围。角隅处的设计应力幅值比较高，但都小于２［SＬ］（４３４Ｎ／ｍｍ），故满足设计要求。3．2椭圆形角隅热点应力规律分析收稿日期：２０１３－０７－０５根据不同尺寸、板厚角隅热点应力分析结果修回日期：２０１３－０７－２５第一作者简介：杨辉杰（１９６４－），男，硕士，高级工程师绘制的曲线见图３～６，纵坐标分别取满载和压载研究方向：船舶结构研究下的应力幅值SＬ，横坐标分别为板厚和长边比短E-mail：ｗｕｊｇ６３＠１６３．ｃｏｍ边的值。９４椭圆形

6、舱口角隅的疲劳强度研究———杨辉杰，吴剑国，解添如表1不同尺寸角隅热点应力分析结果角隅应力范围／ＭＰａ短边／长边尺寸工况垂向水平系数总体设计／ｍｍSＶSＨρSｇSＬ４００×满载４４９．２４９３．４８０．２６４６７．９３４２１．１３６４０压载４４９．２４４７．８００．２６４５６．５０４１０．８５５００×满载４１７．３３８７．３６０．２６４３４．８５３９１．３６图1舱口角隅及其相邻结构的细化模型１∶１．６８００压载４１７．３３４４．６７０．２６４２４．１４３８１．７２６００×满载３９３．１１８４．４１０．２６４１０．２４３６９．２１９６０压载３９３．１１４

7、３．１６０．２６３９９．７３３５９．７６４００×满载４２８．６４８８．２５０．２６４４６．１９４０１．５７７２０压载４２８．６４４５．１２０．２６４３５．４７３９１．９２５００×满载３９５．９７８２．５６０．２６４１２．４９３７１．２４１∶１．８９００压载３９５．９７４２．２１０．２６４０２．３９３６２．１５６００×满载３７６．８６８１．２６０．２６３９３．３９３５４．０５１０８０压载３７６．８６４１．５５０．２６３８３．２５３４４．９３４００×满载４２７．４７８２．８５０．２６４４３．４８３９９．１３８００压载４２７．４７４２．３６０．２６４３３．７

8、６３９０．３８５００×满载３８７．９６７４．３１０．２６４０２．２４３６２．０２１∶２１０００