船體的案例
【iSolver案例分享71】非對(duì)稱(chēng)船體梁振動(dòng)分析
1引言
在現(xiàn)代船舶設(shè)計(jì)與運(yùn)行中，船體的振動(dòng)問(wèn)題一直是確保航行安全與乘員舒適的重要課題。船舶在行駛過(guò)程中，除了受風(fēng)浪等外部自然載荷的影響外，船上動(dòng)力系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備以及貨物的振動(dòng)也會(huì)對(duì)船體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生復(fù)雜的動(dòng)態(tài)效應(yīng)。過(guò)度振動(dòng)不僅可能導(dǎo)致船體產(chǎn)生顯著的變形、較高的振動(dòng)速度和加速度，還會(huì)引發(fā)噪聲問(wèn)題，對(duì)船上人員的健康構(gòu)成潛在威脅，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)結(jié)構(gòu)疲勞、裂紋擴(kuò)展以及安全事故。
近年來(lái)，隨著船舶結(jié)構(gòu)形式和工況要求的不斷提高，非對(duì)稱(chēng)船體梁的振動(dòng)問(wèn)題引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。尤其在波浪載荷等動(dòng)態(tài)激勵(lì)作用下，大型非對(duì)稱(chēng)船舶往往表現(xiàn)出較強(qiáng)的振動(dòng)響應(yīng)。因此，對(duì)非對(duì)稱(chēng)船體梁振動(dòng)響應(yīng)的分析對(duì)實(shí)際工程設(shè)計(jì)、壽命評(píng)估以及安全性驗(yàn)證具有重要參考價(jià)值。
本文主要參考了哈爾濱工程大學(xué)碩士研究生郝晨偉的學(xué)位論文中有關(guān)非對(duì)稱(chēng)船體振動(dòng)分析的相關(guān)內(nèi)容。對(duì)對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)船體梁兩種模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算和比較。并將國(guó)產(chǎn)自主有限元軟件 iSolver 的計(jì)算結(jié)果與國(guó)外商業(yè)軟件 Abaqus 的結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)對(duì)比，從而驗(yàn)證了 iSolver 在復(fù)雜結(jié)構(gòu)振動(dòng)分析中的高精度、高可靠性以及良好的工程適用性。以下內(nèi)容詳細(xì)介紹了模型建立、計(jì)算過(guò)程、結(jié)果分析以及總結(jié)。
2模型建立
為全面評(píng)估非對(duì)稱(chēng)因素對(duì)船體梁振動(dòng)性能的影響，本文分別建立了對(duì)稱(chēng)船體梁模型和非對(duì)稱(chēng)船體梁模型。兩者在基本結(jié)構(gòu)參數(shù)上均采用相同的橫截面尺寸和基本幾何形狀，但在局部結(jié)構(gòu)布置上存在明顯差異，以體現(xiàn)非對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。具體模型參數(shù)如下：
· 船體梁基本尺寸：寬 14 m，高 10 m，梁長(zhǎng) 100 m。
· 隔板布置：底部隔板距船體梁底部 3 m；上層隔板距頂部甲板 3 m。船板的厚度均為 0.1 m，且模型兩端均為封閉。
展開(kāi) 自主CAE | 基于PERA SIM Fluid的船體靜水阻力仿真
摘要：本文基于安世亞太自主研發(fā)的PERA SIM Fluid流體仿真軟件，以船體為研究對(duì)象，采用VOF多相流模型，計(jì)算了其在靜水中的行駛阻力，獲得了船行波的變化特性以及阻力數(shù)值，并與成熟的CFD軟件對(duì)比，驗(yàn)證了國(guó)產(chǎn)仿真軟件PERA SIM Fluid的精確性和可靠性。
關(guān)鍵詞：船舶，VOF，CFD，PERA SIM Fluid
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引言：船舶在航行過(guò)程中會(huì)受到流體（水和空氣）阻止它前進(jìn)的力，這種與船體運(yùn)動(dòng)相反的作用力稱(chēng)為船的阻力，為了使船舶保持一定的航速，必須對(duì)船舶提供推力以克服所受的阻力。
船體周?chē)牧鲃?dòng)情況是相當(dāng)復(fù)雜的，但主要有以下三種現(xiàn)象：
首先，船體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中興起波浪，由于波浪的產(chǎn)生，改變了船體表面的壓力分布情況。船首的波峰使首部壓力增加，而船尾的波谷使尾部壓力降低，于是產(chǎn)生首尾流動(dòng)壓力差。這種由興波引起的壓力分布的改變所產(chǎn)生的阻力稱(chēng)為興波阻力。
其次，當(dāng)船體運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于水的粘性，在船體周?chē)纬蛇吔鐚樱瑥亩?em>船體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到粘性切應(yīng)力作用，亦即船體表面產(chǎn)生了摩擦力，它在運(yùn)動(dòng)方向的合力便是船體摩擦阻力。
另外，在船體曲度驟變處，特別是較豐滿(mǎn)船的尾部，常會(huì)產(chǎn)生漩渦。產(chǎn)生漩渦的根本原因也是水具有粘性，漩渦處的水壓力下降，從而改變了沿船體表面的壓力分布情況。這種由粘性引起船體前后壓力不平衡而產(chǎn)生的阻力稱(chēng)為粘壓阻力。
因此按產(chǎn)生阻力的物理現(xiàn)象分類(lèi)，船體總阻力由興波阻力、摩擦阻力和粘壓阻力三者組成。
圖1 船體阻力
船舶阻力與造船工程實(shí)際密切聯(lián)系，對(duì)設(shè)計(jì)性能良好的船舶具有重要意義，采用CFD方法模擬船體周?chē)牧鲌?chǎng)，得出阻力數(shù)值和流場(chǎng)的流動(dòng)細(xì)節(jié)，能夠進(jìn)行實(shí)尺度模擬，省時(shí)省力。
展開(kāi) 使用 Fidelity FINE Marine 預(yù)測(cè)船體阻力曲線(xiàn)
指定垂直于船體表面的邊界層網(wǎng)格達(dá)到 30 到 80 之間的 y+ 值。鑒于本研究中涵蓋的弗勞德方案的多樣性，為每個(gè)計(jì)算速度生成了新網(wǎng)格。在每個(gè)模擬的最后階段，自適應(yīng)網(wǎng)格細(xì)化與船體附近的自由表面標(biāo)準(zhǔn)一起使用，以提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。最終的網(wǎng)格由大約 5 到 750 萬(wàn)個(gè)單元組成。
在模擬中，推進(jìn)力被建模為作用在噴水器動(dòng)作中心的力。空氣阻力被建模為施加在正面投影區(qū)域中心的力。
55 節(jié)時(shí)的波型（左）、不同船體站的船首波浪剖面以及 55 節(jié)時(shí)船體上的流體動(dòng)力壓力（右）。
模型測(cè)試
船體模型由涂有油漆的泡沫和木材制成。它具有符合 1:16 線(xiàn)性比例的流體動(dòng)力學(xué)光滑表面光潔度。在湍流刺激下，從船首到第 17 站，細(xì)沙粒沿著龍骨粘在船體上。
阻力測(cè)試是使用 MARINTEK 的高速鉆機(jī)拖曳的模型進(jìn)行的，包括阻力、縱傾和下沉測(cè)量。在測(cè)試設(shè)置中，模型可以自由起伏、橫搖和縱傾，但在所有其他自由度上都是固定的。
空氣阻力對(duì)吃水線(xiàn)以上投影面積的影響包含在基于船舶投影面積的預(yù)測(cè)中。
船體和波型的底部和透視圖。
轉(zhuǎn)換為總船舶阻力
使用形狀因子方法將船體模型（數(shù)字或?qū)嶒?yàn)）轉(zhuǎn)換為全尺寸船舶。該方法假設(shè)總阻力可分為粘性阻力和剩余（由于渦度、興波和破波）阻力 CR。粘性阻力是通過(guò)將摩擦阻力 CF 乘以恒定形狀系數(shù) k0 來(lái)確定的，這對(duì)于模型和船舶是相同的。此外，假定模型和船舶的剩余電阻 CR 相同。
將數(shù)值或?qū)嶒?yàn)結(jié)果換算成船舶總阻力RTs時(shí)，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式考慮船體表面粗糙度的影響。結(jié)果以無(wú)量綱總船舶阻力 CT 的形式表示。
結(jié)果
下表比較了從模型試驗(yàn)方法和 CFD 方法獲得的預(yù)測(cè)總船舶阻力。對(duì)于所有速度，結(jié)果一致在 0.7% 以?xún)?nèi)。水動(dòng)力縱傾角在 0.5 度以?xún)?nèi)一致。
展開(kāi) 為NAPA船體幾何快速創(chuàng)建CFD流體計(jì)算域
目標(biāo)是NAPA IGS文件以及其它一些CAD軟件（Rhino等）輸出的幾何，我們研發(fā)出了針對(duì)船體曲面特征的縫合修復(fù)技術(shù)-BRep，Brep技術(shù)可以生成一個(gè)完全封閉的船體幾何，通過(guò)它再創(chuàng)建流體計(jì)算域就沒(méi)有任何問(wèn)題了。
這種方法使用起來(lái)非常方便， 它是通過(guò)Feature來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用，用戶(hù)只需要選擇船體幾何文件并設(shè)置相應(yīng)的流體域邊界即可。如果需要STL輸出格式，還可以酌情調(diào)整面網(wǎng)格精度，同時(shí)船體甲板和艉封板面也已經(jīng)通過(guò)角度閥值（split-by-angle）自動(dòng)區(qū)分開(kāi)來(lái)。
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展開(kāi) 
船舶設(shè)計(jì)軟件Bentley Maxsurf：初步船體設(shè)計(jì)軟件
創(chuàng)建適合的船體形狀，符合穩(wěn)定性要求，最大程度減少供電需求，并保證船員與乘客在各種海洋狀況下的舒適度。對(duì)梁和板結(jié)構(gòu)初步進(jìn)行建模和應(yīng)力分析，確保符合寬厚度的前提下，最大程度減少結(jié)構(gòu)重量。
MAXSURF 幫您重新定義任意規(guī)格船舶的卓越設(shè)計(jì)。選擇適合您項(xiàng)目需要的版本：
MAXSURF – 開(kāi)發(fā)使用多達(dá) 20 個(gè) NURBS（非均勻有理基礎(chǔ)樣條曲線(xiàn)）表面的小型船舶的最優(yōu)設(shè)計(jì)
MAXSURF Advanced – 使用大量動(dòng)態(tài)修剪的三維 NURBS 表面為船體、附件和上部構(gòu)造建模，從而優(yōu)化更大型、更復(fù)雜的船舶設(shè)計(jì)。為您的船舶建造團(tuán)隊(duì)提供各種功能，用于設(shè)計(jì)電力、航海、商業(yè)或由鋼鐵、鋁或復(fù)合材料制成的船舶。
MAXSURF Enterprise – 通過(guò)為 MAXSURF Advanced 擴(kuò)展基于概率的破損穩(wěn)定性、高級(jí)的運(yùn)動(dòng)預(yù)報(bào)和動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)分析，以滿(mǎn)足最嚴(yán)苛的要求。
軟件功能
評(píng)估船舶合規(guī)性
使用集成的分析工具，確保遵循國(guó)際穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)并平衡各項(xiàng)船舶性能要求。執(zhí)行各種分析，其中包括完整性和破損穩(wěn)定性、動(dòng)力和阻力計(jì)算、船體運(yùn)動(dòng)預(yù)測(cè)和結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析。
為海洋船舶建模
通過(guò)使用向?qū)Ш徒换ナ讲輬D工具，為任何類(lèi)型的船舶創(chuàng)建復(fù)雜的三維船體外型。借助易于使用的工具對(duì)模型做出經(jīng)測(cè)量的更改，系統(tǒng)地探索設(shè)計(jì)備選方案。應(yīng)用轉(zhuǎn)換，提高初始船體設(shè)計(jì)過(guò)程的生產(chǎn)率。
建模海洋船舶 - 單體船
為海洋船舶（多體船）建模
優(yōu)化容器設(shè)計(jì)
借助團(tuán)隊(duì)針對(duì)三維通用參數(shù)化模型并發(fā)執(zhí)行的建模，快速執(zhí)行船體外型變更和分析。借助統(tǒng)一圖形環(huán)境內(nèi)的流暢數(shù)據(jù)流，輕松可視化和評(píng)估設(shè)計(jì)備選方案。
展開(kāi) 【科普】膠黏劑在船舶船體上的應(yīng)用
一、膠黏劑在船舶船體上的應(yīng)用
在船體復(fù)合材料中的應(yīng)用
船用玻璃鋼，即玻璃纖維增強(qiáng)塑料，之于傳統(tǒng)材料有以下特點(diǎn)：質(zhì)輕、高強(qiáng)，耐腐蝕、抗化學(xué)附著，介電性和微波穿透性好，沖擊韌性好，外觀美觀，可設(shè)計(jì)性?xún)?yōu)良，成本低廉，工藝簡(jiǎn)單已經(jīng)廣泛應(yīng)用于漁船、游輪、賽艇、潛艇、掃雷艇的制造。玻璃鋼在船體裝配中一般采用膠接和機(jī)械連接并用，既利用膠接的優(yōu)越性，又保證了接頭的足夠強(qiáng)度和可靠性。連接的步驟是先膠接后機(jī)械連接，常見(jiàn)應(yīng)用于船舶工業(yè)中玻璃鋼粘接。
在船體金屬結(jié)構(gòu)中應(yīng)用
船舶的船體金屬結(jié)構(gòu)中，大量使用了如碳鋼高強(qiáng)度鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼、鑄鐵以及鋁合金、鎂鋁合金、鈦合金等金屬合金材料。這些金屬主體結(jié)構(gòu)，一般采用焊接方式進(jìn)行連接，但是為了降低應(yīng)力集中，提高不同金屬材料耐化學(xué)腐蝕性，可采用膠接方式進(jìn)行連接。如雙組分丙烯酸、雙組分環(huán)氧等。
潛艇消聲瓦安裝中的應(yīng)用
消聲瓦是隨現(xiàn)代吸聲材料的發(fā)展而逐漸成熟起來(lái)的一種新型潛艇隱身裝備。消聲瓦技術(shù)作為一種有效的抑制噪聲振動(dòng)、降低本艇聲目標(biāo)強(qiáng)度、提高潛艇隱蔽性的手段，已被世界各海軍強(qiáng)國(guó)廣泛采用。消聲瓦一般是由合成橡膠等高分子聚合物組成，如丁苯橡膠材料、聚氨酯纖維材料及聚硫橡膠，各國(guó)核潛艇以及其它潛艇均出現(xiàn)大面積消聲瓦脫落現(xiàn)象。這種膠黏劑需要具有粘接、強(qiáng)度高、抗沖擊、耐久性好、耐鹽霧、耐海水、耐振動(dòng)甚至需要具有一定的阻尼降噪性能。改性硅烷、有機(jī)橡膠等。
展開(kāi) 【iSolver案例分享59】 水下爆炸實(shí)驗(yàn)常用結(jié)構(gòu)-簡(jiǎn)化船體梁的模態(tài)計(jì)算與對(duì)比（Abaqus、文獻(xiàn)）
對(duì)于個(gè)人研究者來(lái)說(shuō)，要進(jìn)行實(shí)船水下爆炸研究存在著巨大的困難，因此一種普遍的做法是采用簡(jiǎn)化船體梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。在正式進(jìn)行水下爆炸實(shí)驗(yàn)之前，通過(guò)模態(tài)分析的方法來(lái)考察所設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)化船體梁結(jié)構(gòu)的合理性具有重要意義。
本文參考了Zhou等人發(fā)表的論文[1]，利用Abaqus、iSolver軟件對(duì)其中的簡(jiǎn)化船體梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)計(jì)算，主要對(duì)水下爆炸中備受關(guān)注的一階垂向模態(tài)結(jié)果（干、濕）進(jìn)行了對(duì)比，以評(píng)估自主有限元軟件iSolver在計(jì)算精度、可靠性和便利性等方面的表現(xiàn)。
1 模型介紹
根據(jù)論文提供的信息，建立如下所示的簡(jiǎn)化船體梁結(jié)構(gòu)模型：長(zhǎng)2.8米，寬0.3米，高0.08米，板厚0.003米。結(jié)構(gòu)材料采用Q235。
2 干模態(tài)的計(jì)算與對(duì)比
干模態(tài)的計(jì)算中，在Abaqus和iSolver使用相同的設(shè)置。Q235的密度取7850 kg/m^3,楊氏模量取2.1e11 Pa，泊松比取0.3。結(jié)構(gòu)有3700個(gè)S4R單元。具體如下圖所示。
結(jié)果對(duì)比如下所示：
3 濕模態(tài)的計(jì)算與對(duì)比
濕模態(tài)的計(jì)算中，在Abaqus使用聲學(xué)單元建立水域，在iSolver直接使用軟件內(nèi)置的施加虛擬流體質(zhì)量設(shè)置（用戶(hù)手冊(cè)第4.14節(jié)）。結(jié)果對(duì)比如下所示：
4 結(jié)論
綜合上述對(duì)比，iSolver軟件計(jì)算結(jié)果分別在干、濕模態(tài)方面均與文獻(xiàn)結(jié)果、Abaqus計(jì)算結(jié)果展現(xiàn)出高度的吻合性，具有精度高、可靠性好的優(yōu)點(diǎn)。且內(nèi)置了施加虛擬流體質(zhì)量的功能，對(duì)于船舶濕模態(tài)的計(jì)算更具有便利性，在不需要對(duì)水域進(jìn)行建模的情況下，取得了比Abaqus更貼近實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，十分適合用于船舶行業(yè)的模態(tài)分析。
展開(kāi) 使用Fluent進(jìn)行船體CFD瞬態(tài)仿真 ￥5
使用 Ansys Fluent 執(zhí)行船體在逆海波浪中移動(dòng)的升沉和縱搖仿真示例。流體體積或 VOF 模型用于求解此明渠流動(dòng)示例。在此示例中，使用明渠波浪邊界條件生成淺層波浪，而使用動(dòng)態(tài)網(wǎng)格對(duì) wigley 船體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模。使用用戶(hù)定義函數(shù) (UDF) 將運(yùn)動(dòng)限制為 4 個(gè)自由度 (DOF)。為了避免出口處的數(shù)值反射（非物理結(jié)果/波浪反射），使用了數(shù)值海灘選項(xiàng)。 Fluent 案例文件供下載。
交付文件（2）
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自推式的自升式船舶的船體優(yōu)化
對(duì)于擴(kuò)大的樁腳來(lái)說(shuō)尤其如此，這些增大的樁腳尺寸太大而不能嵌入船體。由于沒(méi)有對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行任何改動(dòng)，因此保持較低的附加阻力是必不可少的，這樣可以使得原始 12 節(jié)設(shè)計(jì)速度下的速度損失被降至最低。
流動(dòng)體幾何
因此，為了避免額外的阻力，DEKC Maritime 公司圍繞樁腳設(shè)計(jì)了流線(xiàn)型流動(dòng)體，并將這些流動(dòng)體的設(shè)計(jì)和舷側(cè)支撐的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。下面顯示的是原始布置（帶有藍(lán)色樁腳），沒(méi)有流動(dòng)體的新布置（帶有綠色樁腳），以及有流動(dòng)體的最終布置（流動(dòng)體以紅色顯示）。
原始布置（左），沒(méi)有流動(dòng)體的新布置（中）和最終布置（右）
使用 CAESES 進(jìn)行舷側(cè)支撐和流動(dòng)體幾何的設(shè)計(jì)。廣泛地使用 CAESES 的內(nèi)置工具（如f-splines 和 meta-surfaces）用于創(chuàng)建幾何圖形，并根據(jù)需要編寫(xiě)附加功能。最終的幾何形狀由現(xiàn)有的船體形狀和一些關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù)定義。隨后，這些設(shè)計(jì)參數(shù)被施加約束，以求得到既能提供最小阻力又能滿(mǎn)足施工要求的設(shè)計(jì)。
流動(dòng)分析（CFD）
為了評(píng)估并且降低升級(jí)對(duì)船舶阻力和推進(jìn)的影響，DEKC Maritime 公司建立了一套初步的設(shè)想，并在 FINE / Marine 中對(duì)這些設(shè)想進(jìn)行了分析。這使得最有可能的設(shè)計(jì)參數(shù)能夠被確定可用于更廣泛的優(yōu)化分析。在這個(gè)步驟中，舷側(cè)支撐的幾何形狀是專(zhuān)門(mén)為盡可能減少波浪阻力而設(shè)計(jì)的。
展開(kāi) CFD學(xué)習(xí)：船型優(yōu)化
作者Cadence CFD 解決方案
關(guān)鍵要點(diǎn)
船體是船舶或船舶與流體接觸的主要部分。
理想的船體形式可減少阻力，同時(shí)提高船舶在不同海洋條件下的速度、效率和機(jī)動(dòng)性。
CFD 模擬有助于運(yùn)行海洋結(jié)構(gòu)與流體之間相互作用的多次迭代，以確定作用的水動(dòng)力，直到找到理想的船體形狀優(yōu)化參數(shù)。
用于船型優(yōu)化的船舶模型
與水接觸的船舶或海船的主體是船體。它的作用是覆蓋和保護(hù)船舶的內(nèi)部空間、機(jī)械和部件，但這并不是它的全部作用。它還用于提供結(jié)構(gòu)支撐，減少阻力和振動(dòng)，并確保船舶的浮力和穩(wěn)定性。
然而，船體周?chē)牧黧w流動(dòng)行為會(huì)顯著影響船體功能的實(shí)現(xiàn)方式。船舶工程師需要研究不同的船體形式選項(xiàng)或船體形式優(yōu)化程序，以滿(mǎn)足不同海洋條件下所需的性能規(guī)格。在本文中，我們將了解用于船體形狀優(yōu)化的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué) (CFD) 方法如何能夠提高船舶的水動(dòng)力性能。
精心設(shè)計(jì)的船體的重要性
船體是關(guān)鍵部件，其設(shè)計(jì)直接關(guān)系到船舶的性能、效率和安全。精心設(shè)計(jì)的船體表明：
精心設(shè)計(jì)的船體
精心設(shè)計(jì)的船體質(zhì)量
所需的設(shè)計(jì)特征
阻力降低
光滑彎曲的船體
改善浮力和穩(wěn)定性
更寬的船體和更大的橫截面
增強(qiáng)機(jī)動(dòng)性
更尖更窄的弓（船體的最前點(diǎn)）
改進(jìn)的適航性
狹窄的船體和鋒利的船頭
這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)通過(guò)提高速度和降低燃料消耗確保船舶的水動(dòng)力效率。
展開(kāi) AQWA船體航速設(shè)定
AQWA中可以設(shè)置船體航速，具體在deck6卡片中輸入相應(yīng)關(guān)鍵字
帆船復(fù)合材料船體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)(新)
此例通過(guò)優(yōu)化帆船船體7大主要部位的復(fù)合材料纖維走向角（fiber orientation angles），總計(jì)21個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)，降低帆船內(nèi)部和船肋框體-船底（frame-floor）的最大應(yīng)力值,內(nèi)部應(yīng)力值經(jīng)可能小，優(yōu)化策略；DOE random，64個(gè)體，MOGA，20代進(jìn)化。
船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度分析
大多數(shù)船級(jí)社關(guān)于船體板的彈塑性屈曲強(qiáng)度的計(jì)算采用的是Johnson-Osten-feld公式，該公式是通過(guò)一種修正系數(shù)的方法把塑性屈曲強(qiáng)度用彈性屈曲強(qiáng)度來(lái)衡量。Paik和Fu-jikubo等通過(guò)建立在非線(xiàn)性有限元方法基礎(chǔ)上的曲線(xiàn)擬合得到了新的塑性屈曲強(qiáng)度修正經(jīng)驗(yàn)公式。
2、船體板架極限強(qiáng)度分析
船體板架是船體結(jié)構(gòu)最主要的組成部分。對(duì)船體板架穩(wěn)定性的計(jì)算分析，是船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度分析的主要內(nèi)容之一。早期對(duì)船體板架穩(wěn)定性問(wèn)題的計(jì)算分析，主要是基于經(jīng)典的邊界條件下進(jìn)行，即假定船體板架邊界是簡(jiǎn)單支持或剛性固定。但實(shí)際船體板架邊界卻是介于簡(jiǎn)單支持和剛性固定兩種極端情況之間的彈性約束情況。船體板架結(jié)構(gòu)的屈曲強(qiáng)度很大程度上依賴(lài)于板架邊界上的約束。Svenneerud通過(guò)假定一依賴(lài)于橫向骨架的固定程度的慣性矩來(lái)代替真實(shí)慣性矩的方法對(duì)約束加以考慮。有學(xué)者提出了一個(gè)考慮邊界約束的分離梁解，同時(shí)還提出了計(jì)算板架邊界彈性約束的方法。
有限元法可以計(jì)算各種復(fù)雜和不規(guī)則的板架。這種方法考慮了各種實(shí)際存在的復(fù)雜因素。例如，支柱的任意方式布置，各種艙口形式，桁材斷面的任意變化以及各種邊界條件等等。船體板架的穩(wěn)定性可以采用通用有限元軟件進(jìn)行計(jì)算。
3、船體梁總縱極限強(qiáng)度分析
自船體結(jié)構(gòu)總縱極限強(qiáng)度的概念提出以來(lái)，船體梁總縱極限強(qiáng)度的分析方法得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種船體梁總縱極限強(qiáng)度分析的方法。但常用的船體梁極限強(qiáng)度分析方法可分為：直接計(jì)算法、逐步破壞分析法。
（一）直接計(jì)算法
Caldwell將船體總縱極限強(qiáng)度估算為船體橫剖面的全塑性彎矩，通過(guò)對(duì)受壓構(gòu)件承載能力的折減以說(shuō)明結(jié)構(gòu)屈曲的影響。該方法沒(méi)有考慮當(dāng)加筋板單元承受的壓應(yīng)力超過(guò)其極限強(qiáng)度后的載荷縮短行為以及截面應(yīng)力的重新分布，這往往過(guò)高地估算了船體結(jié)構(gòu)總縱極限強(qiáng)度值。
展開(kāi) 工字型截面構(gòu)件的船體板架結(jié)構(gòu)可靠性?xún)?yōu)化
可靠性?xún)?yōu)化
上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)-2000年 01期-工字型截面構(gòu)件的船體板架結(jié)構(gòu)可靠性?xún)?yōu)化.pdf
論文導(dǎo)讀 | 復(fù)合材料護(hù)舷實(shí)船碰撞仿真方法及防護(hù)機(jī)理
圖7 不同船體板厚度下的碰撞結(jié)果
綜上所述，對(duì)船用護(hù)舷防護(hù)性能的評(píng)估需要考慮被防護(hù)結(jié)構(gòu)的具體形式，達(dá)到相對(duì)剛度的平衡。當(dāng)船體剛度較小時(shí)，護(hù)舷剛度應(yīng)適當(dāng)減小，從而延長(zhǎng)碰撞時(shí)間，降低碰撞力和結(jié)構(gòu)響應(yīng)；當(dāng)船體剛度較大時(shí)，護(hù)舷剛度應(yīng)適當(dāng)增大，使單位變形量下的吸能增大，加強(qiáng)防護(hù)性能。
文章來(lái)源：上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)
