船體總縱強度分析中波浪非線性載荷的計算研究.pdf

1、波浪載荷是船體結構總縱強度校核當中的關鍵性載荷。對于標準船型，船級社在入級規(guī)范給出了總縱強度校核時波浪載荷設計值的計算公式和對應的許用衡準。對于非常規(guī)船型，波浪載荷則需要通過水動力直接計算的方法進行。目前，使用基于頻域線性算法計算波浪載荷的頻率響應函數(shù)并配合法譜分析計算波浪載荷設計值的線性方法，在非常規(guī)船型波浪載荷直接計算中應用最為普遍，是各船級社所推薦的波浪載荷設計值的直接計算方法。但是，由于使用頻域線性算法不能考慮波浪載荷的非線性效

2、應，對于小方形系數(shù)船舶進行載荷計算時將產(chǎn)生較大的誤差。尤其在波浪載荷設計值的預報上，由于波浪載荷設計值發(fā)生在海浪波幅較大的情況下，此時波浪載荷的非線性效應非常顯著，線性算法計算的波浪載荷設計值與實際情況有很大的偏差。在這種情況下應采用時域非線性算法對波浪載荷進行計算，并通過數(shù)理統(tǒng)計的方法對波浪載荷的設計值進行預報。針對這一情況，本文研究了船體總縱強度校核當中波浪載荷的非線性計算方法，主要完成的工作和結論有：
　?。?）對確定波浪載

3、荷設計值的規(guī)范公式、坦谷波法、頻域線性算法和時域非線性算法的原理進行了對比和分析，說明在計算船艏外飄明顯，且舷側不與靜水面垂直的小方形系數(shù)船舶時，應使用時域非線性算法。
　?。?）以一艘方形系數(shù)Cb=0.52的高速船為研究對象，以船舯剖面波浪彎矩為例，使用頻域線性算法計算了載荷的頻率響應函數(shù)，并通過譜分析方法進行了載荷設計值的長期預報；使用時域非線性計算的方法對船體在隨機波浪之下的載荷響應進行了長時間的數(shù)值計算，使用數(shù)理統(tǒng)計的方法

4、對彎矩值進行了采樣和分布擬合，確定了計及非線性效應的波浪彎矩設計值。
　?。?）提出利用等效設計波法對非線性波浪載荷時域計算的簡化方法——“非線性設計波法”，給出了設計波參數(shù)的選取辦法，使用“非線性設計波”計算了波浪載荷的設計值，與隨機波浪下的計算結果進行了比較，結果吻合較好。
　?。?）使用全船結構直接計算的方法，給出了使用“非線性設計波”法進行船體結構強度校核的過程，包括：全船結構有限元模型的建模要求，邊界條件與載荷施加