船体梁极限强度非线性有限元计算方法研究.pdf

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船体梁极限强度非线性有限元计算方法研究张津宁吴剑国(浙江T业大学建工学院杭州310014)[摘要]文章针对Dow1／3比例护卫舰模型，进行多种方案的船体梁极限强度非线性有限元计算，通过与Smith方法和模型试验结果的对比分析，研究船体梁极限强度非线性有限元建模技术，给出一种较为准确高效的船体梁极限强度非线性有限元计算方法。对于完善《船体梁极限强度的非线性有限元方法计算指南》具有一定的参考价值。[关键词]船体梁；极限强度；非线性有限元[中图分类号]U661．43[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2015)04—0071—06ResearchintononlinearfiniteelementanalysismethodforultimatestrengthofhullgirdersZHANGJin—-ningWUJian--guo(CollegeofArchitectural&CivilEngineering，ZhejiangUniversityofTechnology，Hangzhou310014，China)Abstract"TheultimatestrengthofvarioushullgirdersiscalculatedbythenonlinearfiniteanalysismethodforaI／3．scaleweldedsteelfrigatemode1．ThemodelingtechniquesusingefiniteelementmethodareinvestigatedandcomparedwithSmithMethodandexperimentalresults．Itproposesanaccurateandefficientnonlinearfiniteelementmethodfortheultimatestrengthofthehullgirders，whichcanprovidereferencefortheimprovementof“Guidanceofnonlinearfiniteanalysismethodforhullgirders”．Keywords：hullgirders；ultimatestrength；nonlinearfiniteelementanalysis引言于建模技术的合理性。在CSR—H规范第1篇第5章附录2中规定可采用非线性有限元方法作为船体非线性有限元法(NFEM)是计算和分析船体梁极限强度分析的一种替代方法使用，但在规范中极限承载能力的强有力工具，它不仅可获取船体承并未对有限元分析过程中的模型大小、网格划分、载能力的极值，而且可通过追踪整个失稳过程中实边界条件和初始缺陷等因素进行明确的规定，所以际的荷载与位移关系获得结构失稳前后的全部信对船体梁极限强度非线性有限元计算方法进行研究息。近几年来，随着计算机技术的飞速发展，一很有必要。些大型的通用有限元程序(如ANSYS、ABAQUS、本文采用ABAQUS软件对Dow1／3的比例护MSCMARC，MDNASTRAN等)，均被应用于船舶卫舰模型的船体梁极限强度进行计算，计算模型结构的极限强度计算，并得到一些成功的案例¨J，及中垂极限状态下应力云图见图1和图2；通过与但非线性有限元计算的效率和精度很大程度需取决Smith方法和模型试验所得结果进行对比和分析，[收稿日期]2014—10—29．[修回日期j2014～12-14[作者简介]张津宁(1988一)，男，硕士，研究方向：船舶结构极限强度。 控制方法。计算得到中垂状态下弯矩曲率曲线极的船体梁极限强度非线性有限元计算方法。我们采值(极限中垂弯矩)11．14MN·in，见图4。用上述方法完成了10多艘大型运输船船体梁极限综上所述，本文推荐采用一种较合理的船体梁强度计算，对于完善《船体梁极限强度的非线性有非线性有限元计算方法。应关注以下几点：限元方法计算指南》具有一定的参考价值。(1)模型大小单跨模型，即两个强框架之间的结构模型(不[参考文献]包括强框架)。l1jPaikJK．Residualultimatestrengthofsteelplateswithlongitudinalcracksunderaxialcompression-nonlinearfinite(2)应力一应变关系elementmethodinvestigationslJj．OceanEngineering，双线性模式，其中应变硬化参数取1000MPa。2009，36：266—276．(3)网格密度12JDoKyunKim，DongHeePark．Lateralpressureeffects相邻两个加强筋之间板材划分6个网格；加强ontheprogressivehullcollapsebehaviorofaSuezmax—筋腹板划分3个网格；加强筋翼缘划分2个网格。classtankerunderverticalbendingmoments[Jj．OceanEngineering，2013，63：112-121．(4)边界条件[3]王军，孙丰，陈舸，等．船体典型结构局部强度考核简支梁模式的边界条件，即采用耦合条件刚化试验模型设计[J]．船舶，2013(6)：40—46．模型两个端面，取耦合点为简支梁两个端点，施加[4]汤红霞，王晓宇，刘见华，等．舰船结构极限强度计约束条件。算及试验研究[J]．船舶，2014(3)：26—29．(5)分析方法15jDowRS．Testingandanalysisof1／3-scaleweldedsteelfrigatemodel[A]．Proc．OfInt1．ConeOnAdvancesin弧长法。MarineStructures，Dunfermline，U．K．，1991：749—773．(6)初始缺陷[6]ISSCUltimatestrength[Cj．Repo~of18thInternational初始缺陷对船体梁极限强度的影响较小，但采ShipAndOffshoreStructuresCongress，2012—09：285—用弧长法计算时引入初始缺陷更易求解。363．3结论本文通过计算和分析，提出一种较为准确高效