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散货船横向强度有限元分析
谢永和 王伟
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引言
为了保证散货船船体结构在正常使用过程和一定的使用年限中具有不破坏或不发生过大变形的能力，有必要进行船体横向强度计算，目前，采用直接法计算横向强度的文献较少[0.本文根据中国船级社远洋入级要求，对一散货船在重压载、一般压载、隔舱满载、重货均匀满载和轻货均匀满载五种工况下进行货舱横向强度计算，据中国船级社《散货船结构直接计算分析指南》要求，对其货舱区域主要构件应用直接计算方法进行强度对比分析研究.
1船体说明及有限元模型
1.1船体说明
20,000吨级载重量散货船，船体均采用CCSA级钢.货舱区域为单壳、双底结构，肋骨间距为700 mm;双层底高1,200 mm，强框架间距2,500 mm;并设有5根双层底纵析.船舶总长:L=145.0 m、型宽8=21.2 m、型深D=12.6 m、结构吃水ds=8.2 m、方型系数Cb=0.826.
1.2有限元模型
用三维有限元模型进行散货船主要构件的横向强度计算时，模型范围为半宽模型，包括船中货舱区的1/2个货舱+1/2个货舱，舱段模型的纵向范围从肋位Fr70到肋位Fr122;垂向范围为船体型深.各船体构件采用板或梁单元模拟.有限兀模型见图1.坐标系统采用右手坐标系，原点位于Ff70船底中线处，x轴向船首为正方向，y轴向左舷为正方向，z轴向上为正方向

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图1 有限元模型示意图

1.3边界条件
模型的两端(简称A端和B端)和中纵剖面(CL)均需约束，详细边界条件见表1.

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1.4计算工况与载荷
因为横向强度计算仅考虑舱内货物压力和舷外水压力的影响，因此计算工况按照装载手册选取.取重压载、一般压载、隔舱满载、重货均匀满载和轻货均匀满载五种工况进行计算.具体计算工况见表2

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2 计算结果
本文对5种工况并考虑了舷外水压力情况下进行了数值计算，板单元的最大应力见表3、梁单元的最大应力见表4.

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3 结语
本文在建立有限元模型的基础上，分别在重压载、一般压载、隔舱满载、重货均匀满载、轻货均匀满载5种工况下分别对散货船进行了横向强度计算从计算结果来看，重压载(板单元)和隔舱满载(板单元与梁元)两种工况是危险的装载工况，在实际装载中应加以重视.重压载工况下，船底板、内底板、舷侧外板以及横舱壁的应力都比较大，而在隔舱满载工况下甲板、横向骨架以及纵向骨架的应力比较大.因此，散货船设计时重点应考虑重压载和隔舱满载两种工况. 11/3/2008

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