[發明專利]一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法

有效

• 申請號: 202010747315.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111929017B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 王德禹;李春通;馬寧;蔡忠華;李喆
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M5/00;G01N3/08
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊宏泰

1.一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)根據綁扎橋和橫艙壁的結構特征參數，構建包含不同橫艙壁結構范圍下耦合結構的有限元模型；

2)根據工況和邊界條件，通過靜力學分析獲得耦合結構原型的剛度特征，即平均剛度，并通過動力學模態分析獲得耦合結構原型的模態屬性，即低階模態頻率和振型；

3)根據相似原理，進行綁扎橋結構的等效變換；

4)進行橫艙壁結構的等效變換；

5)給定縮尺比，構建綁扎橋和橫艙壁耦合結構的縮尺模型；

6)搭建綁扎橋結構靜力學試驗裝置，布置位移傳感器并進行靜力學試驗；

7)搭建模態試驗裝置，布置加速度傳感器并進行模態試驗；

8)進行試驗結果與數值模擬結果對比分析并修正有限元模型。

2.根據權利要求1所述的一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，所述的步驟1)中，耦合結構的有限元模型為綁扎橋和橫艙壁的1:1有限元模型，采用板、梁單元相結合的方式構建，橫艙壁不同結構范圍包括高度分別為0.0m、3.0m、7.3m和完整弧形分段的橫艙壁。

3.根據權利要求1所述的一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，所述的步驟2)中，平均剛度的計算式為：

其中，K_BY為綁扎橋整體結構平均剛度，F_Yi為第i個綁扎點y方向的分力，δY_i為第i個綁扎點y方向的應變，N表示總綁扎點的個數。

4.根據權利要求1所述的一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，所述的步驟3)中，綁扎橋結構為通過焊接構建的板架結構，進行綁扎橋結構的等效變換具體為：

對于由不同壁厚的矩形方管焊接而成的立柱支撐，將不同分段的矩形鋼管等效為統一壁厚的矩形鋼管；

對于剪力墻結構，則將不同厚度的板拼焊在一起，其中，厚板位于下側，薄板位于上側；

對于由不同結構尺寸特征拼焊而成的工字型結構的立柱支撐，立柱支撐下部的工字型結構的腹板和面板比較厚，上側的工字型結構的腹板和面板比較薄。

5.根據權利要求1所述的一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，所述的步驟4)中，橫艙壁結構作為綁扎橋的彈性邊界條件，在試驗過程中被固定到地基上，橫艙壁結構的等效變換具體為：

將橫艙壁結構等效為一塊平直的鋼板。

6.根據權利要求1所述的一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，所述的步驟6)中，綁扎橋結構靜力學試驗裝置包括液壓油泵、液壓油缸、鋼絲繩、U型長橫梁、工字型短橫梁、加載鋼絲繩、滑輪、耦合結構試驗模型、拉力傳感器和位移傳感器，在靜力學試驗過程中，以液壓油泵為動力源驅動液壓油缸，鋼絲繩繞過U型長橫梁和工字型短橫梁上的滑輪后，連接綁扎橋的綁扎眼板，實現對綁扎橋施加綁扎力，靜力學試驗的測量數據為綁扎橋整體結構最大位移變形，具體包括：

綁扎橋整體結構最大位移點的X方向位移，即綁扎橋長度方向的位移；

綁扎橋整體結構最大位移點的Y方向位移，即綁扎橋寬度方向的位移。

7.根據權利要求6所述的一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，當綁扎橋包含多層綁扎時，通過調整U型長橫梁及其上的滑輪位置，保證綁扎力方向的準確性，通過工字型短橫梁調整U長橫型梁的高度，以實現對不同高度的綁扎眼板的加載。

8.根據權利要求7所述的一種超大型集裝箱船綁扎橋結構力學行為的測試方法，其特征在于，當綁扎橋結構的綁扎點分布在不同的高度時，在試驗過程中將綁扎點分為多組，每次加載部分綁扎點，將最后測量結果采用疊加原理進行處理。