船舶結(jié)構(gòu)分析中邊界位置的收斂性分析.pdf

1、為防止船舶事故發(fā)生，保護(hù)海洋環(huán)境，2010年國際海事組織（IMO）海上安全委員會(huì)（MSC）第87次會(huì)次上通過了目標(biāo)型船舶建造標(biāo)準(zhǔn)（GBS）的國際海上人命安全公約（SOLAS）修正案。按照GBS要求，國際船級(jí)社協(xié)會(huì)（IACS）自2008年起成立專項(xiàng)工作組（HPT），編寫《散貨船及雙殼油船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范》（CSR BC&OT）。CSR BC&OT已于2015年7月1日正式頒布并生效，并將于2016年5月確定GBS符合性驗(yàn)證結(jié)論。
　　本

2、文主要針對CSR BC&OT在船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接計(jì)算方面關(guān)于艙段模型范圍及局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析子模型邊界位置進(jìn)行收斂性分析，并對規(guī)范的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行合理性分析。
　　通過計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，CSR BC&OT艙段結(jié)構(gòu)分析中關(guān)于局部結(jié)構(gòu)有限元模型范圍的定義比較模糊，在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生較大誤差，有必要對模型范圍進(jìn)行詳細(xì)研究；同時(shí)，本文對CSR BC&OT延續(xù)共同結(jié)構(gòu)規(guī)范（CSR）規(guī)定采用三艙段長度范圍進(jìn)行有限元計(jì)算分析的做法的合理性進(jìn)行研究。

3、>　　通過對一型油船進(jìn)行全船結(jié)構(gòu)建模，選取4種典型裝載模式，采用波浪載荷直接計(jì)算得到波浪動(dòng)壓力，對載荷進(jìn)行平衡調(diào)整使剪力、彎矩曲線封閉。采用慣性釋放處理邊界條件，進(jìn)行全船結(jié)構(gòu)直接計(jì)算。從全船模型中截取4種不同范圍的艙段模型，使其局部載荷同全船結(jié)構(gòu)保持一致，在模型端部施加船體梁垂向彎矩，對比分析4種艙段模型與全船結(jié)構(gòu)的應(yīng)力結(jié)果。計(jì)算結(jié)果顯示，模型范圍對艙段結(jié)構(gòu)的應(yīng)力有一定的影響；相對全船結(jié)果，1+1+1艙段模型在評估中間艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的誤差已

4、很小，CSR BC&OT（或CSR）采用三艙段模型的做法是合理的。
　　針對CSR BC&OT艙段結(jié)構(gòu)直接計(jì)算中高應(yīng)力區(qū)的屈服強(qiáng)度評估及熱點(diǎn)應(yīng)力的疲勞強(qiáng)度評估，規(guī)范要求進(jìn)行結(jié)構(gòu)細(xì)化網(wǎng)格詳細(xì)有限元分析。由于邊界效應(yīng)，CSR BC&OT規(guī)定的強(qiáng)制細(xì)化位置子模型邊界范圍可能不足以消除邊界條件對細(xì)化中心區(qū)域應(yīng)力結(jié)果的影響。為此，選取兩型散貨船及一型油船，針對其艙段粗網(wǎng)格屈服應(yīng)力評估中的高應(yīng)力區(qū)域，對CSR BC&OT規(guī)定的4處強(qiáng)制節(jié)點(diǎn)進(jìn)行

5、局部細(xì)化網(wǎng)格分析，以嵌入方式網(wǎng)格模型細(xì)化中心單元應(yīng)力結(jié)果為基準(zhǔn)，分析研究子模型范圍及邊界條件處理的影響。
　　計(jì)算結(jié)果顯示，子模型邊界范圍對于細(xì)化中心區(qū)域應(yīng)力結(jié)果的影響較大，CSR BC&OT規(guī)定的子模型范圍可能偏小，在采用子模型進(jìn)行分析計(jì)算時(shí)，模型范圍應(yīng)取大些。另外，還對子模型分析中的邊界節(jié)點(diǎn)數(shù)量不一致情況及邊界位移施加方式進(jìn)行計(jì)算分析，結(jié)果表明邊界節(jié)點(diǎn)角位移約束及子模型新增節(jié)點(diǎn)的處理對應(yīng)力結(jié)果也有影響，子模型邊界節(jié)點(diǎn)所在位置對