[发明专利]一种小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法

说明书

本发明公开了一种小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法，包括：步骤一、针对小水线面双体船的船体结构特点，建立适用于弯扭联合极限强度计算的全船三维有限元模型，合理简化不同部位的结构构件；步骤二、定义船体材料非线性属性；步骤三、定义弯扭联合极限强度计算边界条件；步骤四、加载弯扭联合极限强度于全船三维有限元模型并计算载荷。本发明提供了一种计算小水线面双体船在弯扭联合作用下的极限强度计算的方法。

技术领域

本发明涉及于船舶结构工程的技术领域，尤其涉及小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法的技术领域。

背景技术

小水线面双体船一般包括下潜体、支柱体、承台、连接桥和上层建筑五大部分。小水线面双体船是典型的短宽船型，双片体、宽甲板结构，此船型的船体结构形式、波浪水动力响应及船舶受力状态均较常规单体船复杂，致使其结构强度问题迥异于单体船。对于常规单体船而言，其结构强度问题主要是指总纵强度，波浪引起的纵向载荷(弯矩、剪力)是进行总纵强度计算和设计的依据。而对于小水线面双体船来说，其横向强度是需要首先研究的问题，这是因为片体形状窄长、而侧向面积又相对较大，故横向波浪诱导载荷(横向弯矩、水平剪力)较大。另外，小水线面双体船在斜浪中一侧片体出水时，会引起较大的纵向扭矩，因此小水线面双体船会受到横弯和扭转载荷的共同作用。为保证船舶和船上人员的安全性，需要准确预报小水线面双体船在弯扭联合作用下的极限强度。

目前常规单体船纵向弯曲极限强度预报方法中常用的一步法、SMITH法和理想单元法从方法自身的计算理论上无法准确考虑小水线面双体船型的复杂结构和受力情况，无法预报小水线面双体船在弯扭联合作用下的极限强度。非线性有限元法可以方便地考虑材料非线性和几何非线性的影响，是一种适应性好、计算精度较高的数值分析方法，从该方法的计算理论上可以进行小水线面双体船在弯扭联合作用下的极限强度计算。但是目前国内外小水线面双体船数量不多，现有设计规范及文献资料中均无小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的是提供一种基于非线性有限元法的小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法，并对

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法，其中，包括：

步骤一、针对小水线面双体船的船体结构特点，建立适用于弯扭联合极限强度计算的全船三维有限元模型，合理简化不同部位的结构构件；

步骤二、定义船体材料非线性属性；

步骤三、定义弯扭联合极限强度计算边界条件；

步骤四、加载弯扭联合极限强度于全船三维有限元模型，并计算载荷。

上述一种小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法，其中，步骤一的全船三维有限元模型包含整个小水线面双体船的船体结构，并对载荷施加处及边界条件施加处的结构进行加强；

上述一种小水线面双体船弯扭联合极限强度计算方法，其中，全船三维有限元模型采用板壳单元和梁单元模拟；外板、甲板、平台、舱壁及强框架、桁材和强肋骨等的高腹板采用四节点的板壳单元模拟；普通扶强材、纵桁面板、加强筋、纵骨采用梁单元模拟，并且考虑偏心影响；单元尺寸的划分可按照一个纵骨或一个肋位间距的小者进行划分；横向强框架、桁材腹板、肋板的腹板在高度方向上划分不少于3个单元；舷台与支柱体连接处、主船体1/4L、3/4L处的外板、纵向舱壁及其相连部位单元加密，单元尺寸按横梁、纵骨等构件间3-4个单元进行划分，并与未加密部分单元均匀过渡；板壳单元的长宽比小于3以内，并且板壳单元设置应尽量接近于正方形。