[發明專利]一種船臺下水船舶底部結構局部強度的確定方法

有效

• 申請號: 201310637779.3
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103661806A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 高真所;戴挺;叢海東;姜世躍;包巖;彭貴勝;衣巖
• 申請（專利權）人: 大連船舶重工集團有限公司
• 主分類號: B63B9/06
• 分類號: B63B9/06
• 代理公司: 大連智慧專利事務所 21215
• 代理人: 劉琦

1.一種船臺下水船舶底部結構局部強度的確定方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步將船舶整體結構簡化成一根沿船長方向的變截面薄壁梁，并在支墩位置受垂向彈性支撐；

在船臺下滑過程中選取一系列滑行位置為工況，獲取各支墩處船體結構承受的支墩支反力值，確定結構各受力極值位置；

第二步對受力極值位置處結構進行局部三維有限元模型強度分析，確定各區域的結構強度。

2.根據權利要求1所述船臺下水船舶底部結構局部強度的確定方法，其特征在于，步驟一的具體過程為：

S11）根據除船舶尾部區域外各支墩沿船長方向等間距設置的條件，從艏至艉沿船長方向分別取每兩個支墩之間的一段船體結構，將每一段船體結構近似為從前到后剖面特性相同的平直結構；計算出各段船體結構剖面特性，包括：橫截面面積、垂向慣性矩、水平方向慣性矩、垂向剪切強度、、剖面高度、、剖面寬度及中和軸位置；

依據各段船體結構剖面特性，建立整體船體梁模型；模型由若干段梁單元組成，每段梁單元代表兩個支墩之間的一段船體結構；梁單元屬性根據前面計算的各段船體結構剖面特性確定；各梁單元沿船長方向首尾相互連接，連接節點在各支墩位置；

S12）計算支墩處彈性剛度：根據船體結構及支墩均左右對稱的情況，將船體結構簡化為單根薄壁梁，支墩處剛度由船體結構剛度K2串聯支墩剛度K1組成；根據公式K1=EA/L計算底部支墩剛度，其中，K1為支墩剛度，E為松木材性系數，A為支墩橫截面積，L為支墩高度；

在船體結構三維有限元模型底部支墩位置施加單位點載荷，讀取各處變形值，計算底部結構剛度K2；建立艏部支架區域結構的有限元模型；剛度K2=P/dy,P為單位點載荷值，dy為局部有限元模型上讀取的該處結構變形值；用公式1/K=1/K1+1/K2合并支墩和結構剛度，求出剛度K用作底部支墩處支撐剛度；

建模時采用固定長度梁單元模擬支墩處支撐條件，梁單元垂直船臺基面，上部與船體梁單元模型節點連接，下部剛固；根據求得的剛度K計算各梁單元截面積，即A=KL/E，E為鋼材材性系數；根據各截面積A確定模擬支墩處支撐條件的各垂向梁單元的橫截面積。

S13）統計得到船舶結構和設備重量沿船長方向的分布；將其按節點間距匯總轉化成節點力，從艏到艉施加在船體梁模型各節點上；從船體入水到全浮，選取下滑過程中一系列滑行位置（見S14描述），每個滑行位置為一個計算工況，分別計算各工況浮力載荷，包括浮力值和浮心位置；

S14）采用多位置靜態計算方法模擬動態下水分析；支墩反力極值通常出現在橫艙壁或底部肋板等船體強結構位置，依次選擇一系列這樣的滑行位置，從船首到船尾依次考查每個橫艙壁或肋板處底部結構受力狀況；既橫艙壁或肋板下支墩及其后部支墩尚存，仍起支撐作用，而該處向前區域支墩均脫離滑道失去對船體支撐作用。每一個滑行位置作為一個計算工況，按各計算工況，分別在船體梁模型上施加重力載荷，浮力載荷，并根據各工況所處的滑行位置及支墩脫離狀況確定支墩支撐條件。分工況獲得底部結構支墩處支反力值，找出各結構受力極值區域。

3.根據權利要求1所述船臺下水船舶底部結構局部強度的確定方法，其特征在于，步驟二的具體過程為：

S21）在各結構受力極值區域建立局部三維有限元模型；用新建立的模型重新計算支墩位置結構剛度，采用新剛度重新做全船船體梁分析；重新獲得底部結構支墩處支反力值；

S22）在局部模型底部支墩位置施加支墩反力進行模型計算；算出結構應力分布情況。

4.根據權利要求3所述船臺下水船舶底部結構局部強度的確定方法，其特征在于，根據步驟S22算出的情況，確定強度不足區域。