渔船全船振动的数值模拟.pdf

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1、·22·造船技术2015年第5期(总第327期)渔船全船振动的数值模拟张媛，雒强，谢永和(浙江海洋学院船舶与海洋工程学院，浙江舟山316022)提要利用MSC．PATRAN有限元软件建立42m拖网渔船全船三维有限元模型。以脉动压力、轴承力和主机激振力三种激振力为激励，利用MSC．NASTRAN对全船进行强迫振动分析，计算船舶结构的瞬态响应。通过结构的加速度、速度及位移计算结果与振动基准进行比较，然后得出全船结构的振动情况。最后对船舶进行局部减振分析，并比较减振措施的减振效果。关键词渔船全船振动瞬

2、态响应分析中图分类号U662文献标识码ANumericalSimulationofShipGeneralVibrationforFishingBoatZHANGYuan，LUOQiang，XIEYong—he(SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineering，ZhejiangOceanUniversity，ZhoushanZhejiang316022，China)AbstractAfiniteelementmodelof42meterstrawleriSb

3、uiltbyusingsoftwareofMSC．PATRAN．Thefluctuatingpressure，bearingforceandhostincentiveforceareconsideredinthevibrationcalculationoftheshipbyusingMSC．NASTRANsoftware．Thetransientre—sponseofacceleration，velocityanddisplacementarecalculatedandcomparedwitht

4、hevibra—tioncriterion．Andthen，thevibrationsofthevesselstructuresareanalyzed．Finally，thepar—tialdampingmeasuresofshipareanalyzed，theeffectsofdampingmeasuresarecompared．KeywordsFishingboatShipgeneralvibrationTransientresponseanalysis引言为了提高船体结构强度而采用高强度钢

5、，使得船体强度增加的同时，船体的刚度却有所降低。为了获得更高的航速，动力及推进装置的功率越来越大，同时随着新规范对船舶振动与噪声的要求，这使得船舶振动问题更加突出。本文以一艘42m拖网渔船为例，选取船舶航行状态下排水量最大和最小的两个工况(即丰收返航和空载到港)对其进行瞬态分析计算，分析了船体的振动情况。该方法可以应用于其他类型船舶的振动预报，为考虑振动问题的船舶结构优化提供必要的参考。作者简介：张媛(1990一)，女，硕士研究生。2模型及参数2．1结构模型本船总长为47．6m，设计水线长为42

6、．97m，型宽7m，型深3．7m，设计吃水2．9m，主机转速1000r／min，螺旋桨转速109．65r／min，螺旋桨叶数4叶，螺旋桨直径3m，平均推力78．81kN，航速11kn，螺旋桨轴浸深2．46m。用PATRAN前处理软件建立全船有限元模型，采用壳单元模拟板材，单元规格500×500mm；横骨和纵骨用梁单元模拟。模型总的节点数量为10864，单元数量为21914。全船有限元模型如图1所示。张媛，等：渔船全船振动的数值模拟·23·固1渔船全船有限元模型2．2质量分布与船体结构强度计算不同

7、，振动分析计算时需要考虑整船的质量。船体的总质量包括船体自身结构质量和船上货物、设备的质量以及附连水的质量。船体自身结构质量利用模型自身模拟；船上货物、设备的质量及附连水质量根据船舶不同的工况计算得出，然后采用质量点的方式施加到模型上。附连水质量计算时采用FMLewis、FHTodd等人提出的计算公式[5]。本文所计算的激振力是垂直方向，因此只考虑垂直方向的附连水质量；激振力都只计算了一阶激振力，因此垂向附连水质量也只计算一阶，其他阶数暂没有考虑。3激振力船舶振动激振力可以分为主机激振力、螺旋桨

8、激振力和波浪激振力。其中波浪激振力频率较低，对本文所研究的42m拖网渔船的振动并没有太大影响，因此本文只考虑主机激振力和螺旋桨激振力。3．1主机激振力本文所用的渔船采用CW6200ZC一21型6缸柴油机，根据《船舶振动基础与实用计算》，柴油机水平激振力为0，垂向激振力可由下列公式得出：F=∥(Q+Q7)cosO(1)式中：∞为主机转速，rad／s；Q—rM”，其中r为曲柄半径，m；彬为活塞组件重量与连杆分配在活塞处的重量之和，kg；Q7=sM+rM7，其中s为曲柄重心至曲轴中心距离，m；M为曲柄