32000dwt散货船货舱段结构有限元分析.doc

32000DWT散货船货舱段结构有限元分析
摘要:应用DNV的GeniE 和SEASAM软件对32000DWT散货船货舱段进行计算分析,使其满足散货船结构共同规范直接强度分析的要求。
关键词:结构共同规范;散货船;有限元计算
本船所有的居住舱室及驾驶室都布置在船艉,上建共5层。所有容积超过30m3 的油舱都设双壳。全船设有5个货舱,均为单壳双底。货仓区肋骨间距为800 mm,双底从机舱后壁延伸到首部防撞舱壁,双底高度为1600mm。货舱设计要求装载散装和包装谷物、煤、铁矿石、钢卷和其它干货,危险品装载则基于本船设备配置能力。压载舱布置在艏部、艉尖舱和货舱双层底。顶部边舱设左、右各2 个污水舱。双层底从NO1到NO5 货舱区域设中间管弄以便管系安装。本船空船重量约8 500 t,全船钢材用量约7 700 t,高强度钢的比例约占55%。经计算,本船总吨位不超过20 000,不需要满足SOLAS PMA的要求。本船还要求装运木材,甲板面及舱盖面需设置眼板和绑扎立柱。
本船第3舱兼做风暴压载舱,隔舱装载时,第2和第4舱可作为空舱。CSR散货船舱段有限元计算要求是算一个重货舱(即第3舱)和一个轻货舱(第2舱或者第4舱),其他同类型的舱采用相同的构件尺寸,特殊加强构件和规范要求的加强区域除外[1] [2],本文仅描述了第3舱的分析结果。
2 有限元模型
货舱段结构有限元模型是由第2、第3和第4三个货舱组成,包括FR68~FR175所有船体结构。本有限元计算是根据以下图纸采用GeniE 和SEASAM软件建立有限元模型进行计算分析:
(1)基本结构图
(2)中横剖面图
(3)横舱壁结构图
(4)外板展开图
有限元模型坐标系设定如下:
(1)X方向为船长方向,并由船尾指向船首;
(2)Y方向为船宽方向,并由船中指向舷侧;
(3)Z方向为垂向方向,并由基线向上。
有限元模型需要满足以下要求:
(1)网格尺寸应等于或小于所表示的纵骨间距或舷侧肋骨间距;
(2)扶强材应用杆单元或梁单元建模;
(3)主要支撑的腹板在高度方向应最少划分为3个单元。然而,对于底边舱和顶边舱里的横向主要支撑构件,若其高度小于普通纵向腐强材的间距,则沿高度方向分成2个单元是可以接受的;
(4)舷侧外板肋骨的腹板和端部肘板用壳单元建模,面板用壳/梁/杆单元建模,腹板在高度上不需要再细划;
(5)单元的长宽比不超过4:1。
3 边界条件
计算边界条件,见表1、表2。
根据表1、表2,模型两端设置简支约束,纵向结构的端部节点刚性连接到中和轴上的独立节点,独立节点设置固支约束。
4 载荷工况
根据常规的90米及以上船长的散货船结构规范要求,由于所分析的货舱段是货舱和满压载舱组合,此加载情况参考规范[1]第四章表3中的直接强度计算分析标准。
5 许用应力
直接强度分析根据规范[1]第三章第2节。
(1) 等效应力
在有限元模型中的应力值不超过235/k N/mm2,其中k为材料系数,见表3。
(2) 屈曲和极限强度安全系数
板材的屈曲和极限强度的安全系数,。
6 计算结果
主要支撑构件屈服强度
屈服强度评估的参考应力,为有限元分析中得到的