蘇伊士型油船波浪載荷預(yù)報(bào)及結(jié)構(gòu)直接計(jì)算對(duì)比研究.pdf

1、隨著船舶尺度大型化、有限元理論及線性勢(shì)流理論的逐漸完善、計(jì)算機(jī)的高速發(fā)展，船舶結(jié)構(gòu)有限元直接計(jì)算的要求也在不斷演變。以結(jié)構(gòu)共同規(guī)范為例：散貨船和雙殼油船結(jié)構(gòu)共同規(guī)范（Common Structural Rules for Bulk Carriers和Common Structural Rules for Double Hull Oil Tankers，下簡(jiǎn)稱(chēng)CSR）中用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（包括屈服、屈曲和極限強(qiáng)度）波浪載荷并未考慮航速，而結(jié)構(gòu)共

2、同規(guī)范協(xié)調(diào)版（Common Structural Rules for Bulk Carriers and Oil Tankers，下簡(jiǎn)稱(chēng)CSR-H）波浪載荷是在5節(jié)航速下給出的；CSR有限元評(píng)估范圍是船舯0.4L范圍內(nèi)，CSR-H則擴(kuò)展至船舯0.4L以外、最艏貨艙和最艉貨艙。可以看出考慮航速的全船有限元評(píng)估是無(wú)限航區(qū)船舶有限元直接計(jì)算的發(fā)展趨勢(shì)，所以分析波浪誘導(dǎo)船體運(yùn)動(dòng)和船體梁載荷響應(yīng)的航速效應(yīng)、全船直接計(jì)算和艙段有限元評(píng)估應(yīng)力響應(yīng)差異

3、具有切實(shí)意義。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴通過(guò)計(jì)算均勻滿載、部分裝載和壓載三個(gè)裝載模式，零航速頻域和零航速時(shí)域波浪誘導(dǎo)船體運(yùn)動(dòng)和船體梁載荷響應(yīng)，分析了頻域和時(shí)域計(jì)算方法對(duì)運(yùn)動(dòng)和船體梁載荷的影響程度，得出零航速頻域和零航速時(shí)域在模型和參數(shù)相同的情況下，結(jié)果相近。⑵通過(guò)計(jì)算分析均勻滿載、部分裝載和壓載三個(gè)裝載模式，0節(jié)、5節(jié)和15節(jié)時(shí)域波浪誘導(dǎo)船體運(yùn)動(dòng)和船體梁載荷響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)波浪誘導(dǎo)船體垂向運(yùn)動(dòng)、船體梁垂向剪力和垂向彎矩有顯著的航速效應(yīng)

4、，其它方向的運(yùn)動(dòng)和載荷曲線不具有此結(jié)論；不同裝載模式波浪誘導(dǎo)船體運(yùn)動(dòng)和船體梁載荷峰值出現(xiàn)的浪向、頻率和相位不盡相同。⑶在相同的北大西洋波浪譜和25年一遇的超越概率下，通過(guò)分析均勻滿載、部分裝載和壓載三個(gè)裝載模式的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)值與CSR-H經(jīng)驗(yàn)公式的異同點(diǎn)，得出對(duì)于目標(biāo)船而言，波浪載荷直接計(jì)算確定的垂向波浪彎矩較CSR-H中拱規(guī)范值大約20％（中垂約15%）；規(guī)范經(jīng)驗(yàn)公式和5節(jié)航速直接計(jì)算確定等效設(shè)計(jì)波的參數(shù)基本符合。⑷為了分析直接計(jì)算的垂向

5、波浪彎矩偏大是否會(huì)導(dǎo)致全船直接計(jì)算應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果比艙段評(píng)估應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果大，本文通過(guò)計(jì)算目標(biāo)船5節(jié)航速下均勻滿載、部分裝載和壓載三個(gè)裝載模式的18種EDW的載荷工況，得到全船有限元評(píng)估結(jié)果；并按照CSR-H評(píng)估目標(biāo)船中間艙，得到艙段評(píng)估的應(yīng)力結(jié)果。通過(guò)對(duì)比兩種計(jì)算方法中選定的中間剖面縱向構(gòu)件20個(gè)單元Von Mises應(yīng)力結(jié)果，發(fā)現(xiàn)艙段應(yīng)力結(jié)果卻較全船的應(yīng)力結(jié)果大20%左右。通過(guò)全船和艙段靜水和波浪垂向彎矩剪力對(duì)比，發(fā)現(xiàn)艙段評(píng)估的靜水彎矩和