基于整体结构的35m水面清洁船有限元分析

图1全船结构有限元模型船体结构模型如图1所示。假设设计波频率为0.8rd/s,计算波浪诱导船体运动和荷载下的传递函数、设计裕度计算，其结果如表1所示。表中：P为设计波形相位：M,为垂直弯矩的传递函数极值：M,为超越概率为10“时垂直弯矩的长期预报极值：2为设计波幅。表1基于虚梁法的船体参数计算结果模拟方法M./M,/2/(cm)最大应力/最大变形/p1(o)(MN.m)(MN.m)(MPa)（1mm)虚梁疏157.1744.7381857257.797.57虚梁密集158.5744.8382857157.698.66从表1可以看出，基于虚拟梁法的甲板货物模拟方法可计算求出传递函数的极值。通过分析可知：垂直弯矩的长期预报极值和设计波幅的计算结果与实际船体结构质量分布基本相同，计算结果基本一致。用稀疏虚拟梁模拟甲板货物时，虚梁与甲板货物之间的应力集中较大，虚梁增加（虚拟梁数目增加），有效地削弱了应力。本文研究的控制量值是船舶下游（波浪方向为0度)的数据量，此时甲板货物尺寸因素对波浪载荷计算结果影响较小。2剖面参考点的选取船舶结构的合理设计在很大程度上取决于波浪载荷计算的准确性。波浪诱导载荷包含流体动力学压力和结构构件自身的惯性力。在长期预测中，根据垂直弯矩或波浪扭矩可以求出船舶结构不同剖面所承受的相应垂直力矩或扭矩。每个剖面的扭转中心或弯曲中心（指形心)，可以通过垂直于力矩或扭矩的参考点准确预测。为了找到参考点的位置之间的差异（主要来自较高的基线的距离)和弯曲中心或扭转中心，三纵剖面I、II和III(L/4、L/2和3L/4,从参考肋骨位置分别分离，其中：L为船长)均选取4个点并以4个点为中心，以波浪诱导载荷为约束条件进行级数收敛搜索，最终求得参考点精确值。不同参考点位置对垂直弯矩或转矩的传递函数极值、最不利波浪相位和设计波参数计算结果响应值如表2所示。表2中，参考点1为垂直弯矩中心：pm为最不利波浪相位。由表2可见，当参考点偏离垂直弯矩中心较大时，对为最不利波浪相位p的计算结果影响较大，且其偏离值增大，计算结果的波动幅度越大。船体结构所承受波浪诱导载荷应力是静水应力与由于谐波产生的应力耦合，因此波动幅度的波动将直接引起复合应力的波动。因此，可以推断，在不同截面上的扭矩参考点的选择对计算结果也有相同的影响。表2选取不同参考点计算结果