随着计算机软、硬件技术的发展，对船体结构进行详细的有限元分析已经成为可能。本文采用挪威船级社(DNV)开发的大型结构分析程序SESAM软件，在微机上对七万吨自卸散货船的货舱段结构进行了有限元强度分析。分析中采用的有限元模型共有1万6千多个节点，将近2万3千个单元。分析按照英国Lloyd'sRegister的ShipRight中对船舶结构强度直接计算的指导性文件Structure Design Assessment(SDA)procedure进行。通过计算分析可以看到，船体结构强度有限元计算在结构模拟、载荷模拟和应力校核等方面遇到一些问题。本文对这些问题作了初步的讨论。
      七万吨自卸散货船是上海船舶研究设计院与江南造船厂共同设计的新型船舶，其主尺度如下：垂线间长LpP215.00m，型宽B32.20m，型深D19.50m，结构吃水14.2m肋矩50.82m该船舷侧采用双壳结构。为安装自卸设备，其货舱段的底部结构比较特殊。除货舱、底边舱和顶边舱外，还布置有底中舱。底边舱和底中舱都有高出双层底的纵舱壁。双层底高度仅为1.3米，并且不直接承受货物压力。散货重量直接作用在底中舱、底边舱的斜顶板和料斗口封板上。货舱之间由槽形舱壁隔开。货舱段的结构、载荷都具有左右对称性。整个货舱段是一个复杂的大型空间板、梁结构。图为该船的典型剖面图。
      采用SESAM软件中的PREFEM模块进行建模工作。结构的有限元模拟按照Lloyd'sRegister的ShipRightSDAprocedure第三章对散货船的规定进行货舱段模型沿船体纵向包括船中部的一个货舱及与之相连的两个货舱的一半长度。利用结构及载荷的左右对称性，模型只取船体左半侧。按SDAprocedure的规定，有限元网格沿船体纵向按肋距划分，沿船体横向按纵骨间距或槽形舱壁的槽形间距划分。船体的各类板、壳构件采用4节点板壳单元模拟。强框架、纵彬等构件的高腹板也采用4节点板壳单元模拟。槽形舱壁每个槽形的面板和腹板都用一列4节点板壳单元模拟，双层底肋板、纵析沿高度方向分成三列4节点板壳单元模拟。对甲板、舷顶列板及顶边舱斜底板、底中舱斜顶板上的纵骨作了合并处理。采用上述有限元模拟的主要目的是保证位移、应力的合理分布。双层底肋板上的开口在建模时未予模拟，而是在分析计算结果时考虑其影响。顶边舱、底边舱和底中舱的小肘板以及平面横舱壁、肋板、强框架腹板上的加强筋一般也忽略。对承受水压力的平面横舱壁上的加强筋作合并处理。有限元分析采用子结构技术。将整个模型分成15个子结构。各子结构及最后拼装成的总模型的概况如表所示。货舱段结构的有限元分析总模型如图所示。
      在货舱段结构有限元分析中应采用能产生最大局部或总体载荷的载荷工况。按照ShipRightSDAprocedure的要求，并考虑到本船的营运情况，选用满载出港、压载到港两种工况进行分析。考虑到每种工况下有中拱波峰、中垂波谷两种波浪条件，最终确定满载波峰、满载波谷、压载波峰和压载波谷四种工况。四种工况下的装载情况与相应的载荷如表所示。表中的结构自重由SESAM软件自动计算。考虑到建模时对结构所作的简化，对自重乘以系数1.050矿砂压力按照ShipRightSDAprocedure的规定计算，分别从相应舱室的顶点算起。舷外海水压力包括吃水压力和波浪附加压力，其中波浪附加压力按SDAprocedure的规定计算。根据SDAprocedure的规定，静水弯矩取模型范围内的最大静水弯矩或位于船中fl.4L范围内的全船最大静水弯矩，并乘以系数1.05。波浪弯矩根据Lloyd'sRegister规范计算，分中拱与中垂两种情况。以上载荷分为局部载荷与总纵弯曲载荷两类。计算时对两类载荷下的结构响应分别进行计算。在分析结果时再按SDAprocedure的有关规定进行校核。

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