[發(fā)明專利]一種用于艙段有限元分析的船體梁載荷調(diào)整方法

在審

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• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN114036790A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓濤;吳嘉蒙;蔡詩劍;湯雅敏;朱俊俠;徐瑩;徐博
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶工業(yè)集團公司第七0八研究所
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;王晶

本發(fā)明涉及一種用于艙段有限元分析的船體梁載荷調(diào)整方法，包括：1)垂向剪力調(diào)整方法：通過在包含橫艙壁在內(nèi)的所有強框架上施加垂向力δ_w1…δ_wn進行垂向剪力的調(diào)整；2)垂向彎矩調(diào)整方法：對于任意范圍艙段，通過在包含橫艙壁在內(nèi)的所有強框架上施加調(diào)整彎矩m_v1…m_vn進行垂向彎矩的調(diào)整；3)水平剪力調(diào)整方法：通過在包含橫艙壁在內(nèi)的所有強框架上施加水平力δ_wh1、δ_wh2…δ_whn進行水平剪力的調(diào)整；4)水平彎矩調(diào)整方法：通過在包含橫艙壁在內(nèi)的所有強框架上施加水平調(diào)整彎矩m_h1…m_hn進行水平彎矩的調(diào)整；5)扭矩調(diào)整方法：通過在包含橫艙壁在內(nèi)的所有強框架上施加水平調(diào)整彎矩t₁…t_n進行水平彎矩的調(diào)整。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種船舶結(jié)構(gòu)安全性評估領(lǐng)域，主要用于船舶艙段有限元分析中船體梁載荷的調(diào)整。

背景技術(shù)

船舶結(jié)構(gòu)安全性評估中，各個規(guī)范準則都要求進行艙段有限元的直接計算。艙段有限元是指用艙段模型進行船體結(jié)構(gòu)強度直接計算從而進行強度評估。由于僅用艙段模型，因此相關(guān)的局部載荷僅包含本艙段的載荷，為了考慮艙段模型外區(qū)域的載荷對本艙段的影響，因此必須要進行船體梁載荷的調(diào)整。

一般船舶結(jié)構(gòu)分析需要考慮調(diào)整的船體梁載荷共有5個分量：垂向剪力、垂向彎矩、水平剪力、水平彎矩以及扭矩。

圖1為簡化的船舶艙段模型示意圖，其中Bulkhead表示船舶橫艙壁所在位置，Bulkhead-aft和Bulkhead-fore表示艙段中間艙的后艙壁和前艙壁所在的位置。即整個船舶艙段模型可以分為5個部分，即由尾端面至左起第一個Bulkhead之間尾段、第一個Bulkhead至Bulkhead-aft的后貨艙段、Bulkhead-aft至Bulkhead-fore之間的中間艙段、Bulkhead-fore至左起最后一個Bulkhead之間的前貨艙段以及左起最后一個Bulkhead至模型首段之間的首段。

目前各個船級社規(guī)范對于此五個分量調(diào)整方法如下：

1.垂向剪力

對于垂向剪力，要分為兩種情況進行考慮，具體選用那種情況根據(jù)具體工況進行考慮：

(1)需將中間艙段的某一處艙壁處，即Bulkhead-aft或Bulkhead-fore的某一處的垂向剪力值進行調(diào)整，此種情況下，調(diào)整方法為：圖2所示為垂向剪力的調(diào)整的第一種情況的示意圖，通過在模型兩端施加兩個大小、方向完全相同的垂向剪力調(diào)整彎矩M_aft-shear和M_fore-shear，使整個艙段的剪力發(fā)生整體性的變化，從而使Bulkhead-aft或Bulkhead-fore的某一處的垂向剪力值到達所需要的目標值，最終的調(diào)整效果如圖3所示。圖3所示為垂向剪力調(diào)整第一種情況的調(diào)整效果，其中Target Shear Force表示垂向剪力的目標值分布，Original Shear Force表示垂向剪力原始值分布，F(xiàn)inal Shear Force表示經(jīng)過調(diào)整后的垂向剪力值分布。由上圖可知，經(jīng)過方法調(diào)整后，垂向剪力實現(xiàn)總體的平移，從而使得Bulkhead-aft處的垂向剪力值到達了目標值。