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| MSC软件在11万吨油船计算中的应用 | |
| 江克进 毕静 唐永生 | |
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引言
2006年4月1日，全球海事界迎来有史以来油船和散货船建造标准统一的时刻。从这天起，国际船级社协会（IACS）油船和散货船结构共同规范（CSR）正式实施，标志着船级社诞生来该类船舶建造标准多种规范并存的局面终于结束。
随着船舶设计建造向大型化和经济化方面的发展，越来越多的船舶需要进行有限元直接计算。油船结构共同规范要求，必须用有限元分析对船体结构进行强度评估。
在11万吨油船计算过程中采用MSC.Software公司开发的著名的有限元软件进行建模、计算，同时应用美国ABS船级社"SAFESHIP FOR TANKERS"软件进行相关的加载、评估。MSC有限元软件是世界上功能全面，应用广泛的大型通用结构有限元分析软件。
下面简单介绍按照结构共同规范对11万吨油船进行有限元结构分析，开发出符合结构共同规范的新船型。
1 有限元的具体内容
1.1 有限元分析内容
有限元法是结构分析的主要手段，在结构共同规范中分为有限元粗网格舱段分析法、细网格分析法和精细网格分析法。
粗网格法：评估纵向船体梁构件、主要支撑构件和横舱壁的强度；
细网格法：评估局部结构细节的详细应力值；
精细网格法：疲劳强度热点应力计算。
1.2 有限元模型的建立
舱段有限元模型的纵向范围应覆盖三个货舱长度。当船中部货油舱区域的货舱长度不同时，有限元模型的中部舱的长度应取最长货舱的长度。所有主要纵向和横向构件应建模，包括：内壳和外板、双层底肋板和桁材、横向强框架和垂直桁材、水平桁材、横舱壁和纵舱壁结构。模型前后端应包括槽形横舱壁的完整壁凳结构，前后端超出端部横舱壁的长度应相等，模型端部的强框架。结构上所有的板材和骨材，包括腹板加强筋，都应建模。
板单元网格应尽可能遵从骨材实际排列规律，以表示骨材之间的实际板格。通常，板单元网格应满足以下要求：
（a） 每两相邻纵骨之间为一个单元。沿纵向，单元长度应不大于2 个纵骨间距。
（b） 横舱壁，每两相邻垂直扶强材之间为一个单元；
（c） 横框架、垂直桁材、撑材和水平桁材上，每两相邻腹板加强筋之间为一个单元。
所有的局部骨材都应模型化。这些骨材可用位于板面内的线单元来建模。承受侧向载荷的区域应使用梁单元，而不承受侧向载荷的内部构件上的骨材可使用杆（桁架）单元。线单元应具有以下特性：
（a） 对于梁单元，面外弯曲特性应能表示板和骨材组合后的惯性矩，骨材每边的带板应取1/2+1/2的骨材间距。此时中和轴的偏心不要求表示。
（b） 对于梁单元和杆单元，其他剖面特性应基于表示扶强材的横剖面面积，但不包括带板面积。
1.3 模型的腐蚀余量扣除
结构共同规范对构件表面的腐蚀余量作了明确的规定。关键的问题在于不同的计算扣除不同的腐蚀余量，结构共同规范规定在进行船体梁屈服校核、屈曲校核，船体梁极限强度校核，船体梁弯矩和剪力引起的应力计算，强度直接计算和疲劳校核时都要扣除不同的腐蚀余量。也就是说舱段有限元模型的建模尺度应基于净尺度。表1列举了部分计算的模型的腐蚀余量扣除标准。 表1 模型的腐蚀余量扣除标准 （图片）表2 一道油密纵舱壁油船的标准工况 （图片）（图片） （图片） （图片） （图片） | |
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