海洋工程

鱿鱼钓船结构极限强度分析

 

77m鱿鱼钓船是我国最大的鱿鱼钓船船型,对所有鱿鱼钓船,甚至所有的远洋渔船来说是一个非常典型的船型,其结构极限强度在计算的过程中是十分复杂的,需要建立科学完善的船体模型。

1 结构极限强度在计算中的方式

在77m鱿鱼钓船的结构合理设计中,结构极限强度的计算和分析是最苛刻和复杂的环节之一。在实际中,通常情况下主要是利用对其船舶模型做出相应的有限元分析的方法,对其船体模型构建的屈曲以及塑性变形等方面的数据做出相应的计算,以这种方式,可以获得更准确的船舶模型极限强度,但是这种方法在实际应用的时候工作量是比较大的,同时成本也比较高,所以推广程度并不是很高。现如今一种逐步破坏法的计算方法则是比较常用,这种方法不仅可以减少工作量,也能提高极限强度计算结果的准确性[1]。其优点主要是包括以下方面:首先是将其应用于船体模块的结构极限强度计算和分析,以实现两个独立水平崩溃模式和垂直崩溃。其次通过限制一些相关的尺寸,保证其相邻的横向钢架纵向崩溃。在此之外逐步破坏的方法也是可以让77m鱿鱼钓船的模型横向钢架临界分段在中垂或者是中拱的过程进行崩溃,从而将其结构极限强度的计算向着船舶某一个分段极限纵向强度计算进行相应的简化,这样不仅可以更好地保证计算结果的准确性,还能在一定程度上减少计算工作量。

2 结构极限的状态分析

所谓结构极限状态的更明显特征是结构崩溃,主要是因为结构失去原始承载能力和整体刚度,它也是一个相对复杂的非线性变化过程。然而,在77m鱿鱼钓船中,结构构件能够不断增加弯曲效果以引起屈曲和屈服,一直到破坏。但是一些其他的构件以及破坏的构件则是可以进一步的去提高承载外界的剪力荷载,对于这种破坏的过程而言,并不会让结构的弹性刚度改变成为零,然而伴随着外界的破坏在不断的增加,结构构件的刚度强度也会不断减少,最终将会导致其结构构件出现崩溃。在这个时候只有根据其逐步破坏的方法或者是增量的方法,对其构件破坏的情况进行结合,通过更新结构模型或使用负载增量,可以精确计算结构的极限强度[2]。

3 77m鱿鱼钓船搁浅的结构损伤分析

3.1 肋骨和加强筋的变形破坏分析

根据极限强度的计算,可以发现77m鱿鱼钓船的纵向结构构件对极限强度有直接影响。因此,没有必要过分分析加强筋对船底肋和肋的损坏,仅仅只是对其变形时候的能量耗散进行分析,然而肋板变形分为中间和两边等部分,在中间变形中,它会因礁石的作用而变形,并且两侧都会受到变形的影响。船体的纵向变形可以通过两个部分的变形叠加。然而肋板扶强材的变形则是通过膜拉伸变形以及塑性变形弯曲等两种形式进行耗散。

3.2 外底板和纵骨的变形损伤分析

如果77m鱿鱼钓船发生搁浅事故,外层地板纵骨的高度将小于礁石的影响深度。在礁石的冲击下,纵向骨骼将直接起到完全收缩的作用,因此对船舶的极限强度没有影响。由于纵骨的失效,船体的受损外底板通过几个纵向加强板单元转变为水平板单元。

4 荷载响应预报以及极限强度的分析预报

在分析船舶结构时,有必要清楚地了解船体载荷。通常船体上的波浪载荷可以主要分为总体载荷和局部载荷,总体载荷对于局部海水动压力是合理的。此外波浪也将会对甲板进行冲击,从而出现晃荡力的荷载。总之,波浪载荷的分析在计算船体极限强度方面具有非常重要的作用。在分析船体的极限强度时,第一步是将船体横截面分成几个小单元,纵向加强板的单元由一个部件和一个纵向加强肋形成。然而横向的加筋板单元一般情况下仅仅只是有一块板,通过将其每个单元划分好后,通过利用CSR规范的公式可以得出每个单元的应力。在各个单元划分好后可以通过利用CSR规范公式得出每个单元的应力[3]。

5 结束语

文章主要对77m鱿鱼钓船的强度做出相应的分析,根据目前的情况,结构的极限强度的改进和优化仍然具有相对较大的空间。通过采用逐步破坏方法,77m鱿鱼钓船在搁浅时受损,并相应地分析其极限强度,可以有效的去提高对船体结构的设计工作,同时也可以保证船舶安全稳定运行。

[1]王西召.基于风险分析的超大型浮体极限强度衡准研究[D].北京:中国舰船研究院,2018.

[2]杨宏启.海洋工程防腐涂层/碳钢体系的力学化学行为研究[D].大连:大连理工大学,2017.

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