船体板架固有频率计算模型的简化.pdf

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1、第45卷第3期船海工程Vo1．45No．32016年6月SHIP&0CEANENGINEERINGJun．2016DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2016．03．011船体板架固有频率计算模型的简化龚郝，张世联(上海交通大学船舶与海洋工程学院，上海200240)摘要：为提高计算效率与精度，采用有限元计算方法对船体板架固有频率的计算模型进行简化，讨论某实船甲板板架计算模型的范围、边界条件的选择，基于板架的模态分析，探讨各简化模型对甲板板架固有频率计算精度的影响。结果表明，采用单舱段局部有限元模型或单舱段模型计算甲板板架的固有频率，计算结果的误差较小。关键词：

2、有限元计算；甲板板架；固有频率中图分类号：U663．2文献标志码：A文章编号：1671-7953(2016)03-0047-04船舶甲板上一般会设置各种机械设备，船舶边界条件对计算结果的影响。计算结果表明，采服役期间，甲板结构受到动力设备和复杂的环境用单舱段局部有限元模型或单舱段模型计算甲板载荷的作用。当激振力的频率与甲板板架结构的板架的固有频率，计算结果的误差较小。固有频率接近时，会产生共振。结构共振不但会1固有频率计算的基本方程妨碍船上设备、仪表和人员的正常工作，也会使得局部结构产生疲劳损伤，危及船体结构的安全。结构离散后的板架振动为有限自由度系统的因此，准确计算船舶甲板板架固

3、有频率，设计确保振动，其自由振动方程为结构固有频率与激励频率错开，才能避免结构产Mq+=0(1)生共振现象。设式(1)具有下述形式的解：在进行甲板结构动力分析时，规范一般将其g=Asin(t+0)(2)边界约束简化为四边简支的板架，参照规范计算式中：M——结构总质量矩阵；公式可计算其固有频率；若板架的首阶固有频率一结构总刚度矩阵；与主要激励频率错开10％_1J，则满足固有频率储g——结构的广义坐标列阵；备的要求。然而在船体结构中，相邻结构对甲板——无阻尼自由振动的固有频率；板架的约束介于简支与刚性固定之间，故该计算一相位角；评估方法偏于保守，往往使得结构设计过强，结构A——结构的广

4、义坐标幅值列阵。偏重。为此，合理模拟周边结构对板架的弹性支将式(2)代人式(1)，得到：持程度是确保固有频率计算结果准确的关键。而(K—w]M)A=0(3)对于船体这样一个复杂的空间结构而言，甲板板式(3)为一组元齐次线性方程组，其存在架弹性支持的模拟比较困难。非零解的条件为系数行列式为零。为了探讨甲板板架固有频率计算的简化建模D(n))=}K一∞2MI=0(4)方法，运用MSC．PATRAN／NASTRAN有限元分析上式称为特征方程式或频率方程式。对于n软件对一实船的甲板板架的振动特性进行分析，自由度的系统，式(4)是：的l1次方程式。由于建立不同的振动计算模型，比较不同的模型范

5、围、和均为实对称矩阵，故特征方程式必有n个正实根∞，称为特征根。由于特征根与初始条件无关，仅取决于结构的固有物理参数M和K，故称收稿日期：2015—12—31为结构的固有频率，而A为对应的固有振型。修回日期：2016一O1—05第一作者简介：龚郝(1991一)，男，硕士生2有限元计算模型研究方向：船体结构E-mail：412969822@qq．com为了分析某海上作业船艉部舱段甲板板架的472第0136期正彭必业，等：双内旋鳍艉节能船型在消防船设计的实船运用船海工程第45卷3)需通过鳍槽内各水线、纵剖线的形态及去程，2011，33(4)：5-7．[4]植家敏，徐俊红．“深消一号”和

6、“深消二号”消防船的流角来有效控制和优化鳍槽形态，不允许出现较设计特点和性能分析[J]．船舶，2000(2)：23-26．大的曲率特变及不光顺区域。『5]彭必业．深远海多功能工程船艉体型线设计[J]．船参考文献海工程，2015，44(4)：14—17．[6]朱珉虎．内河船舶设计手册[M]．北京：中国标准出[1]周振应．论消防船的设计[J]．广东造船，2009(2)：版社，1996．33—37．[7]吕续舰，朱建华，张耀诚．某消防船快速性模型试验[2]叶蔚忠．厦门消防船设计方案探讨[J]．船海工程，报告[R]．武汉：华中科技大学船舶与海洋_[程学院2012，41(4)：29—32．船

7、模拖曳水池实验室，2013．[3]魏兵．大消1号大型消防船的设计探讨[J]．船舶工ApplicationofDoubleCochlea—channeledStemLinesEnergySavingDesigninFire—fightingBoatsPENGBi-ye。WANGXiao·hong，ZENGQing-guo，HUPeng，CHENQiang，ZHOUChun-feng(HubeiInstituteofMarineandOffshoreEngineering