超大型集装箱船的结构设计.pdf

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1、NAVALARCHITECTUREANDOCEANENGINEERING船舶与海洋工程2015年第31卷第4期（总第104期）DOI：10.14056/j.cnki.naoe.2015.04.003超大型集装箱船的结构设计韩钰，陈磊，王伟飞，虞赉（中国船舶及海洋工程设计研究院，上海200011）摘要：近年来，集装箱船的大型化趋势日益明显。MARIC积极研发符合市场需求的超大型集装箱船，在2013年成功获得了18000TEU超大型集装箱船的实船设计任务。并以此船为实例阐述了集装箱船超大型化后给结构

2、设计带来的挑战。介绍了一种利用全船有限元直接加载规范载荷校核合成应力的计算方法，通过加集中力来拟合船体梁所受到的弯矩、扭矩包络线。与薄壁梁理论相比，该方法的合成应力计算结果更精确，有利于优化设计。在超大型集装箱船的舱段有限元与全船有限元分析中，规范的垂向波浪弯矩值往往比实际值小，这时需要采用直接载荷预报的垂向波浪弯矩值进行分析。超大型集装箱船的航速较高，显著的艏部外飘，并且一阶固有频率比常规船型低，容易引起颤振（whipping）和弹振(springing)。应用水弹性分析，探讨了颤振和弹振对于

3、超大型集装箱船结构的极限强度和疲劳强度的影响。关键词：结构设计；超大型集装箱船；水弹性；颤振；弹振；极限强度；疲劳强度+中图分类号：U674.131.02文献标志码：A文章编号：2095-4069(2015)04-0010-08Abstract:Inrecentyears,thetrendofcontainershipsizemaximizationhasbecomeincreasinglyevident.MARIChasbeenactivelydevelopingultralargeconta

4、inershipsinlinewithmarketdemand,andsuccessfullyattainedarealshipdesigntaskof18000TEUultralargecontainershipin2013.Takingthisshipastheexample,thispaperelaboratesthechallengestostructuraldesignduetoultralargecontainerships.Anewmethodforcalculatinghullg

5、irdercombinednominalstressisintroduced,whichisbyapplyingnodalforcestotheglobalfiniteelementmodeltoobtainenvelopesofhullgirderbendingmomentsandtorsionmoments.Comparedwithbeamtheory,thismethodhashighercombinedstresscalculationresultaccuracy,whichisgood

6、fordesignoptimization.DuringcargoholdandglobalFEManalyses,therulevaluesofverticalwavebendingmomentareunderestimatedforULCS,thereforedirectcalculationoftheverticalwavebendingmomentshouldbeadoptedforFEManalysis.ULCSfeatureshighspeed,largebowflare,andlo

7、wernaturalfrequencyoffirsthullgirdermodethanconventionalships,thusismorevulnerabletowhippingandspringphenomenon.Basedonhydro-elasticanalysisofstructureresponse,thispaperindicatestheimpactofwhippingandspringingonULCSstructureultimatestrengthandfatigue

8、strength.Keywords:structuraldesign;ultralargecontainership;hydro-elasticity;whipping;springing;ultimatestrength;fatiguestrength0引言随着达飞的16000TEU和马士基的18000TEU超大型集装箱船的连续交付运营，超大型集装箱船（通常指船长>350m的集装箱船UltraLargeContainerShip，(ULCS））近年逐渐成为热门船型。中国船舶及海洋工程设计研究院