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大型集装箱船总纵强度计算方法研究 朱胜昌 陈庆强 江 南 (中国船加科学研究中心) 摘 典:本文提出了荃于整姗有限元棋型的大型典装箱船总强度计算方法，发展了计算棋M的设计弯矩和 扭矩的加载技术和恨性平衡技术，讨论该方法相对应的许用应力标准。本方法作为现有总强度计算方法的补 充和发展.具有工程实用价值，可供设计部门使用. Abstract:Inthispaper,webringforwardamethodofcalculatinglongitudinalstrengthof largecontainershipanddevelopatechniqueofauto-loadingdesignedbendingandtorsion momentstothefiniteelementmoduleandaprocessingtechniqueofinertiaequilibrium.The permissiblestresscorrespondingtothismethodisdiscussedandaprogrambasedonSAP5is alsoestablished.Asacomplementanddevelopmentofexitinglongitudinalstrengthcalculat- ingmethod,thisoneisofappliedvalueandcanbeusedbydesigningapartment. 1前 言 船体在波浪中航行时，受到斜浪和不对称波浪力作用，船体会发生扭转变形。对集装箱船 来说，由于采用了大开口货舱结构，其抗扭刚度较弱，必须考虑由于扭转引起的翘曲应力。目前 按照“中国船级社俐质海船人级与建造规范”以及外国船级社相应规范的规定，均要求在设计 弯矩和扭矩作用下，计算出船体弯曲应力和翅曲应力，亚加后产生合成应力，并以规定的许用 应力标准比较，来评价集装箱船的总强度。目前采用的计算方法是荃于薄壁梁理论为荃础程 序，计算出船体的翘曲应力，采用梁理论的剖面模数方法，计算船体夸曲应力，然后利用合成应 力来评价船体强度。这种方法的块点是考虑船体弯曲应力方法过于简化。目前世界上还发展 了集装箱船整船分析的直接计算方法，它把船体!A,货物重f,波浪压力和恨性力作用在船 上统一考虑，但所得结果是总强度和局部强度的委加。这种方法先进，代表世界研究的潮流，但 也存在计算工况太多和强度标准难于确定的问题。本文提出的方法综合上述方法的优缺点，可 实际应用于评价大型集装箱船的总强度。 2本方法的特点 目前对船体总强度计算普遍采用梁理论的方法。把船体横剖面看作为船体梁例面，即把却 体简化为一工程梁，计算出该船体梁的剖面棋数，并利用该位置的设计弯矩计算出船体总强度 弯曲应力。这种方法荃本上把握住船体弯曲特性，但它也存在不足之处，梁理论认为距离横剖 面中和轴相等的构件应力是相同的，即认为距离横剖面中和轴相等的构件应力值是相等的，实 际上船沿宽度方向应力是变化的。梁理论又认为纵向应力大小与中和轴距离成正比，事实上这 种假设也是近似的。此外这种方法难于确定纵向构件不连续性，上层建筑等结构对总强度的影 响。采用整船有限元模型计算能克服上述不足。但要解决下列同翅:t1)正确建立整船有限元 计算模型，(幻正确施加设计弯矩载荷，所施加的集中节点力载荷必须保证船体在该剖面获得 502 .一 -一 .一 一 规范所规定的设计弯矩和扭矩，而且整个加载的集中节点力载荷必须保持准静态平衡状态。本 方法只考虑船体总强度，而不考虑船体局部强度，所以不施加静水压力和波浪琢力，于是它有 不同于目前采用的整船直接分析方法。本方法可以全面评价船体总强度，包括上层建筑影响， 具有评价对象清晰，许用应力明确，即只评价总强度，便于在船舶设计中实际应用的特点，特别 是对于大型集装箱船，新型特种船舶的总强度分析是很有好处的。 3 设计载荷和有限元模型 3.1设计的外艘荷 设计的静水弯矩和剪力通过静水弯矩计算程序获得。通过计算船舶满载出港、满载到港、 压载出港、压载到港等工况，可获得船舶静水弯矩和剪力，通常集装箱船的静水弯矩严重工况 出现在满载工况，弯矩呈中拱弯矩状态。 设计波浪弯矩按规范川计算 d〔二9.S1kFLB(ca十0.7)X10- kN ·m