破损船体梁残存强度的有限元计算模型研究.pdf

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破损船体梁残存强度的有限元计算模型研究陈彬吴剑国(浙江T业大学建工学院杭州310014)[摘要]采用Abaqus软件建立多个非线性有限元计算模型，对完整和破损后的船体梁进行非线性有限元计算。通过与Smith方法的结果对比分析，确定船体梁残存强度非线性有限元计算模型和边界条件，并研究破口周围边界对残存强度的影响。[关键词]非线性有限元；破损；计算模型；边界条件；残存强度[中图分类号]U661．43[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2015)03—0057—05IlnvVesStilgatil0nonfilinitqeelementcaalculatinl~~modelftcorhullgirderresidualultimatestrengthCHENBinWUJian—guo(CollegeofArchitectural&CivilEngineering，ZhejiangUniversityofTechnologyHangzhou310014，China)Abstract：WiththesoftwareofAbaqus，thispaperbuildsseveralnonlinearfiniteelementmodelsforthenonlinearfiniteelementcalculationsofthecompleteanddamagedhullgirders．ThroughthecomparisonwiththeresultsbySmithmothod，itdeterminesthenon—linearfiniteelementmodelandtheboundaryconditionfortheresidualultimates~engthofhullgirders，andinvestigatestheinfluenceoftheboundaryconditionsofthecrevasseontheresidualultimatestrength．Keywords：nonlinearfiniteelement；damaged；calculationmodel；boundaryconditions；residualultimates~ength引言称HCSR)也规定了残存强度的要求。其中残存强度的计算规定采用Smith计算方法，非线性有限元国际海事组织(IMO)在船体结构的目标型标方法可作为替代方法使用。一方面，由于Smith法准(GBS)中，对船体剩余极限强度评估提出了明是基于假设失效发生在两个横框架之间，碰撞破损确目标和功能要求。美国船级社(ABS)、挪威船后，而横框架刚度明显削弱，Smith法求解的精度级社(DNV)已对破损后剩余强度¨J作出具体规定，有待验证；另一方面，HCSR未对有限元模型建模给出最不利的破损部位和范围；即将实施的油船和技术和边界条件等进行明确规定。因此，开展船体散货船协调版共同结构规范(HarmonizedCommon梁残存强度非线性有限元计算模型和边界条件的研StructuralRulesf0rBulkCarriersandOilTankers，简究很有必要。[收稿日期]2015-叭一13；[修回日期]2015—03—10[作者简介]陈彬(1989一)，男，硕士，研究方向：船舶结构力学。 J(4)由搁浅无底边舱纵桁模型得到，破损边缘10的底边舱纵桁对结果会产生1％的影响。83结论一吕Z642^厂皇m-8-6-4一)246：一，+碰撞无横向构件q拱本文确定了船体梁残存强度的非线性有限元静‘。。+碰撞无横向构件q垂计算模型和边界条件。计算结果表明：一方面，一．一一-6+碰撞有横向构件q拱}——Smith方法可用于船体梁残存强度的计算；另一方一+碰撞有横向构件q垂·碰撞部分横向构中垂面，通过设定表3的边界条件1和边界条件3，在转角(E一04)-无顶边舱中垂不建横向构件或只建破损周边横向构件的情况下，图5碰撞模型计算结果曲线也可以达到有横向构件模型同样的效果，如此便lU可大幅减少非线性有限元建模工作量，提高计算效率。5一．[参考文献]吕rZ岂8—6—4—2I24[1]祁恩荣，崔维成．破损船体极限强度非线性有限元分一}+触底无横向构件中析[J]．船舶力学，2005(5)：1-5．静／一+触底无横向构件中[2]高本国，船体极限强度与破损剩余强度非线性有限元—、、、√++触底有横向构件中{分析[D]．武汉：武汉理工大学，2012．[3]刘俊梅，船体极限强度及受损船体剩余极限强度分析·触底部分横向构件c拱[D]．武汉：武汉理工大学，2005．·触底部分横向构件c垂[4]杨平，刘俊梅．破损船体剩余极限强度的评估与分析[J]．武汉理工大学学报，2006(6)：1305—1307．图6搁浅模型计算结果曲线15JISSCUltimatestrengthlC]．Repo~of18thInternationalShipandOffshoreStructuresCongress，2012-09：285-构件完整、碰撞、搁浅模型计算结果的误差分别363．约为0．86％、0．83％、0．38％；部分横向构件与无横[6]王军，孙丰，陈舸，等．船体典型结构局部强度考核向构件碰撞、搁浅模型计算结果的误差分别约为试验模型设计[J]．船舶，2013(6)：40—46．0．47％、0．39％。因此可以得出有横向构件、无横[7]汤红霞，王晓宇，刘见华，等．舰船结构极限强度计向构件、部分横向构件的计算结果非常吻合。算及试验研究[J]．船舶，2014(3)：26—29．[8]DowRS．TestingandAnalysisof1／3一ScaleWeldedSteel(3)碰撞破损后，删除破口上部顶边舱，承载FrigateModel[A]．Proc．ofInt1．Conf．onAdvancesin力极限值比无横向构件模型下降38％，由此得出MarineStructures，Dunfermline，U．K．，1991：749—773．碰撞后顶边舱对船体的残存强度影响依然很大，不可忽略不计。