大型汽車運輸船防撓曲設(shè)計理念和Racking強度評估方法研究.pdf

1、汽車運輸船是專門運載各類車輛的船舶，也可運輸大型滾裝貨品，是一種高技術(shù)、高附加值船型。其建造和營運的歷史約30年左右。汽車運輸船雖然屬于滾裝船范疇，但因其運載貨物的特殊性，其船型布置，特別是結(jié)構(gòu)也有其自身特點，例如大型深、多甲板、貨艙區(qū)域開闊且橫向不設(shè)置艙壁等，橫向強框架來承擔(dān)貢獻整個船體的橫向強度。如設(shè)計不當(dāng)，汽車運輸船在橫傾狀態(tài)下因橫向歪斜或斜菱(Racking)變形時，橫向強框架在舷側(cè)接頭區(qū)域容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)被撕裂損壞的危險，因此必須

2、特別重視汽車運輸船的橫向強度。
　　 從如何抵抗橫向力出發(fā)，汽車運輸船又分為剛性設(shè)計和柔性設(shè)計兩種不同的設(shè)計理念。前者是指甲板強框架和舷側(cè)強肋骨上下對齊，構(gòu)成完整的環(huán)形框架結(jié)構(gòu)來共同抵抗Racking變形；后者是指甲板強框架和舷側(cè)強肋骨上下不對齊，整個甲板承受的橫向力通過在艏、艉及機艙區(qū)域的特別設(shè)計的橫向強構(gòu)件來抵抗Racking變形。兩種設(shè)計理念各有特點。本文以某6600車位汽車運輸船為例，采用全船有限元分析，對兩種設(shè)計理念涉

3、及的結(jié)構(gòu)特點、直接計算方法、簡化分析方法及差異性等進行了深入研究。其中：
　　 首先，針對汽車運輸船的主要承載構(gòu)件--車輛甲板，進行了分析研究。在深入討論車輛甲板設(shè)計輸入信息的基礎(chǔ)上，通過力學(xué)原理分析和算例比較，就各主要船級社對車輛甲板的規(guī)范要求進行了差異分析；通過3維梁系分析，給出了剛性設(shè)計和柔性設(shè)計理念下車輛甲板設(shè)計的差異；并歸納了車輛甲板的設(shè)計步驟。
　　 其次，基于挪威船級社(DNV)規(guī)范，對其要求的兩種不同設(shè)計

4、理念下的Racking強度分析方法進行了研究，包括建模方法、載荷施加、邊界條件、應(yīng)力評估等；針對例船進行了Racking狀態(tài)下的采用柔性設(shè)計的汽車運輸船全船橫向強度評估，研究了柔性設(shè)計理念下船體應(yīng)力分布特點、橫向變形大小、熱點區(qū)域范圍等內(nèi)容；在此基礎(chǔ)上，將原按柔性設(shè)計的例船改為剛性設(shè)計，進行了Racking狀態(tài)下全船有限元分析和局部艙段有限元分析，比較了剛性設(shè)計不同邊界局部有限元分析的差異，以及全船分析基礎(chǔ)上剛性設(shè)計和柔性設(shè)計理念的異同