某双体船连接桥抨击强度的校核

朱显玲　张远双

(武汉船舶职业技术学院，湖北武汉　430050)



某双体船连接桥抨击强度的校核

朱显玲张远双

(武汉船舶职业技术学院，湖北武汉430050)

摘要围绕连接桥的结构强度，对双体船连接桥进行抨击校核，使用有限元方法，以实例的形式对沿海双体船连接桥抨击计算进行描述，对于连接桥的设计和建造提供理论支持。

关键词双体船；连接桥；抨击强度；有限元

双体船的连接桥作为左右片体的连接设备其强度是至关重要的，本文就某双体船连接桥结构进行计算，其计算边界条件及要求均符合相关规范要求。本船航行于遮蔽航区。其片体结构(作单体考虑)，连接桥部分系参照《沿海小船建造规范》(2005)对钢质高速船的要求进行设计，故本计算利用大型有限元软件MSC.PATRAN对连接桥结构进行建模计算及分析，以保证其砰击强度。

1主要尺度

总长LOA21.90 m

水线长LWL20.40 m

计算船长L18.90 m

型宽B7.50 m

片体宽b2.50 m

型深D3.30 m

结构吃水d1.70 m

肋距s0.45 m

2材料与结构

连接桥结构构件的尺寸及材料如表1。

表1　构件的的R报材料

3有限元模型

3.1型的建立

对全船的连接桥构件建立三维板梁模型，模型中甲板采用Shell单元模拟，甲板纵桁、甲板强横梁及甲板横梁采用Bar单元模拟，计算模型的坐标系统原点O位于Fr0甲板板中线处，X轴向船首为正方向，Y轴向左舷为正方向，Z轴向上为正方向，有限元模型如图1所示。

图1　有限元模型

3.2边界条件

由于学生之间存在差异性和多样性，在学习过程中，每个学生具有其特有的意义构建过程。所以，教师不仅要对学生的学习进行管理，更重要的是必须对不同学生进行不同的学习引导，启发每位学生的创新思维。作为学生学习的引导者，教师在执行角色时的行为特征表现在：在审阅每位学生介绍材料的基础上，提出问题，组织学生进行思考和讨论，在讨论中引导学生，启发诱导他们自己去发现规律，同时对自身错误或片面的认识进行纠正或补充，从而加深学生对教学内容的理解；尽量给每位学生同等参与讨论的机会，经常了解学生的意见，随时修正自己在期望值上的偏差。最重要的是，相信每位学生都有学习的潜力，给每位学生创新的机会，引导学生不断地向目标迈进。

在连接桥的横向边界(两片体内舷处)上的所有节点上施加全位移约束：Ux = 0、Uy= 0 、Uz= 0、θx= 0 、θy= 0、θz = 0，前后端面上的节点(船长方向)不施加任何约束。有限元模型上施加的边界条件见图2所示。

图2　边界条件

3.3载荷的施加

连接桥甲板的底部承受均布砰击压力载荷，有限元模型上的施加如图3所示。本模型取值见图3，(按《海上高速船入级与建造规范》(2005))相关计算进行计算。

图3 　连接桥压力施加图

按照《海上高速船入级与建造规范》“连接桥底”系指各类双体船的两个片体在水面以上的连接桥结构的下表面。对于全垫升气垫船和水翼船系指已脱离水面的船底。以上几类船在波浪中高速航行时，这部分结构将受到波浪冲击力的作用。

上文所述的冲击压力Psl2 可按船模试验或实船测试所得数据确定，如无试验资料，则由下式确定，不得小于按(1)式算得的舷侧计算压力。

(1)

式中： Kl2——纵向压力分布系数，应按以下规定计取：

船尾至船中区域：Kl2=1.3

船首至船首之后L/3 区域：

水面效应船、全垫升气垫船，取Kl2=2.1

水翼船，取Kl2=1.3

本船为常规双体船，取2.6；

船中至舯前L/6 区域：Kl2 按线性内插法取值。

A——受力点计算面积，m2

C——系数，按下式计算：

C= 0.066 - 0.000175L

Htx——正常航行时，连接桥底压力计算点距水面的垂向高度，m，取Htxmax=C*L。

根据上列公式计算出本船各区域的冲击压力见表2

表2　本船各区域冲击压力

3.4应力云图

连接桥甲板中面应力云图、连接桥甲板纵桁轴向应力云图、连接桥甲板强横梁轴向应力云图、连接桥甲板横梁轴向应力云图、连接桥甲板剪应力云图分别如图4、图5、图6、图7和图8所示。

图4　连接桥甲板中面应力云图

图5　连接桥甲板纵桁轴向应力云图

图6　连接桥甲板强横梁轴向应力云图

图7　连接桥甲板横梁轴向应力云图

图8　连接桥甲板剪应力云图

4许用应力

根据《沿海小船建造规范》(2005)

许用弯曲应力：[σ] = 0.67σs = 157.45 N/mm2

许用剪切应力：[τ] = 0.38σs = 89.3 N/mm2

其中：σs 为材料屈服强度，N/mm2，本计算结构取为235 N/mm2。

5计算结果

计算结果规表3, 根据计算本船连接桥的砰击强度满足规范要求。

表3　各结构构件最大应力值(单位：N/mm2)

参考文献

1中国船级社.沿海小船入级与建造规范[M].人民交通出版社，2005

(责任编辑：谭银元)

Slamming Strength Evaluation of Catamaran Cross Deck

ZHU Xian-ling,ZHANG Yuan-shuang

(Wuhan Institute of Shipbuilding Technology, Wuhan 430050，China)

Abstract:According to the structure strength of catamaran cross deck, the slamming strength of catamaran cross deck is evaluated by FEM analyzing. Taking some inshore catamaran cross deck for example, the essay describes the whole evaluation program and method, which will provide theory reference for the designing and building of cross deck.

Key words:catamaran;cross deck;slamming strength;FEM

作者简介：朱显玲 ，女，高级工程师，主要从事船舶设计和制造方面的教学和科研工作。

收稿日期：2014-11-12

中图分类号U674.951

文献标志码A

文章编号1671-8100(2015)02-0019-03