波浪载荷模型试验开口测量梁设计.pdf

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1、第46卷第4期船海工程Vol.46No.42017年8月SHIP&OCEANENGINEERINGAug.2017D01：10.3963/j.issn.1671-7953.2017.04.002波浪载荷模型试验开口测量梁设计赵南y,胡嘉骏1,李政杰1,汪雪良1(1.中国船舶科学研究中心，江苏无锡214082;2.江苏省绿色船舶技术重点实验室，江苏无锡214082)摘要:为了模拟大开口船舶的剖面特性，以集装箱船为例，根据相似理论设计可以同时满足垂向、水平，以及扭转惯量和剪心与实船相似，并且满足首阶固有频率相似的开口测量梁模型，采用相应的应力分析方法进行相应载荷的分离，

2、数值仿真表明所提出的测量梁设计合理。关键词:开口测量梁;波浪载荷;模型试验;翘曲应力;应力分离中图分类号:U661.4文献标志码:A文章编号=1671-7953(2017)04-0007-05随着船舶技术的发展以及高强度钢的使用，1开口测量梁设计、方案商用船舶逐渐大型化发展，这使得船舶的固有频率降低从而导致更加突出的船体振动问题。目前1.1模型与实船的相似关系要点集装箱船逐渐向400m发展，并且集装箱船存在1)运动、几何以及重力相似。甲板的大开口，这使得其抗扭刚度降低。而目前2)各分段重量及分段处的刚度相似。研究船舶波浪载荷及运动特性主要采用在耐波形3)纵向惯性半径

3、相似。水池中进行小尺度波浪载荷模型试验来完成，并4)首阶固有频率相似。且波浪载荷模型试验结果是验证理论方法准确性1.2开口测量梁设计的重要依据，而其结果的可靠性，对于船模而言主分段模型的测量梁设计需要根据所需要测量要取决于模拟实船刚度的测量梁设计的合理性、载荷的剖面的刚度等进行设计，所设计的测量梁准确性。目前波浪载荷模型试验大多采用分段模是根据集装箱船的10站处的刚度进行设计。由型进行测量，船体的刚度通过测量梁进行模拟，因于需要保证扭转惯量以及剪心的相似性，因此剖此测量梁的设计的合理性至关重要。面顶部采用闭口薄壁结构。整个测量梁采用等截关于分段波浪载荷模型试验的研究

4、较多[18]，面形式，相应的测量梁分布及固定方式见图1。1.3开口测量梁方案但是对于集装箱船的扭转载荷模型试验研究较少，主要是由于没有能够较好地模拟集装箱船扭各参数的缩尺关系见表1，测量梁模型剖面见图2。由于缩尺比的影响，金属材料无法满足转特性的方法，而对于大开口的船舶来说，如散货本文提出的同时满足各参数相似关系，因此测量船和集装箱船，其扭转强度将由于大开口的影响梁采用弹性模量较小的ABS材料，测量梁模型对而大大降低，并且剪心的位置也对其扭转强度有应的剖面特性、目标剖面特性，以及误差见表2。很大的影响。由表2可见，该测量梁的响应的剖面特性误差均基于以上情况，以一型集

5、装箱船为例，通过相控制在±5%以内。似理论关系，确定可以同时模拟垂向、水平以及扭表1主要相似关系转刚度和剪心的测量梁的剖面特性，给出相应的物理量实船/模型应力分离方法，通过相应的仿真计算验证方法的剪心A合理性。振动频率1/A1’2垂向弯曲刚度A5收稿日期=2016-09-26水平弯曲刚度A5扭转刚度A5修回日期=2016-11-09基金项目：工信部高技术船舶科研项目（2016-22)应力分离方法第_作者:赵南（1985—），男，硕士，工程师研究方向：船舶结构物强度与环境载荷该测量梁可以同时满足垂向、水平，以及扭转2017年船海工程赵南，等:波浪载荷模型试验开口测量梁

6、设计第4期第46卷图1测量梁在船模上的安装示意表2剖面特性对比为零;而由于垂向弯矩和转矩作用下产生的剖面应参数模型要求模型实际误差/%力对于垂向中和轴高度处同样几乎为零，因此垂向Vm44.68x10~54.87x10~54.06和水平弯矩MV、MH可以通过下式计算得到。4/m41.68x10~41.62x10~4-3.57^5+O'6J/m42.61x10-62.54x10-6-2.68^2^Ys/m-0.215-0.206-4.19(1)cr7_cr8IXX刚度和剪心的相似，而在实际的应力测量时，由于垂=2向弯矩、7JC平弯矩和扭矩之间存在一定的耦合关系，式中:‘

7、为垂向惯性矩;4为中和轴高度;4为水因此不能通过常规的方法进行应力的提取分析，需平惯性矩;B为测量梁半宽。要通过一定的计算分析，将测量结果进行解耦，获得2.2.2翘曲应力分离相应的垂向弯矩、7JC平弯矩以及转矩的大小。由于翅曲应力和转矩存在一*一*对应的关系，2.1测点布置因此转矩的计算是通过测点1和2或者测点3和测点布置见图2。4处的翘曲应力得出。但是由于垂向、水平弯矩和转矩之间存在一定的耦合效应，因此首先需要测点测点求得耦合应力，然后再确定翘曲应力，通过标定来l2确定翘曲应力对应的载荷。翘曲应力可以通过式(2)计算得到。crTi=Ki(cri-crv--cr