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船体平板龙骨应力集中及强度分析报告

发布于:2016-03-11 20:25
强度分析

      船底平板龙骨是船体结构的主要构件,沿船长方向应保持连续贯通,一般不应在其上开孔,测量船因其使用任务的特殊性,需在船体平板龙骨上开设大型开口群以安装各种测深仪器,出于仪器性能上的要求和船体结构强度分析上的考虑,大家选择在#133-#142处开孔此处离振源较远,仪器所受干扰较小,同时此处处于船中Q4L以外,所受外力相对较小,但由于此处开口破坏了船体结构的强度,所以需要对此处的结构进行分析计算,为此大家与大学进行合作,利用有限元分析结合光弹试验进行这方面的研究。
      设计初期,大家提供了两种开口群方案,经过综合计算比较,大家最终选定第2种方案,计算条件与光弹试验相同,以便与光弹试验结果比较按平面应力计算左右两侧自由、前后两端均匀拉伸,按1/10比例段尔宽1300408mm。取4种网格计算 (出于篇幅考虑,只给出第4种网格飞节点数单元数见表,网格计算结果列于表,其中应力集中系数K为:由此可见,有限元计算结果与光弹试验结果非常吻合,从而也说明了计算结果与试验结果的准确性和可靠性由计算结果可知,最大应力集中系数为296,大家对第1种方案也做了相应的计算,其最大应力集中系数为31Q第2种方案要优于第1种方案同时两者也有共性,即大圆两侧和大方前右端角隅处应力集中系数较大,因此如果采取补强措施,大方口只需补强角隅附近,大圆口需补强较大范围。
      计算区域选取#127-#15-#127为首楼前壁,施加位移约束,#155取为自由端,施加剪力和弯矩拍击动载作用下的强度分析分两部分进行:(1)按计算点处动弯矩进行整体分析,与静载分析相同,(2)舷外动压力作用下局部强度分析,在#127,#155两端约束,计算结果与弯矩结果叠抓船体外部拍击动载荷的计算依照《舰船船体规范》有关章节进低外载荷由总纵强度计算提供,包括计算段两端剪力、弯矩,舷外分布水压力以及自重和货重船体所受载荷比较复杂,计算时须将外载荷等效地形成有限元载荷分布于各节点上,并近似满足平断面假同时对所形成的有限元载荷向后端,简并校核总体平衡性计算时选取6种工况,并编设化号如下:甲板板,外板,肋板和龙骨腹板等用平面膜元,纵析、横梁和肋骨等用梁元,龙骨面板、肋板面板等用杆元此计算重点是底部开口群区域,长首楼甲板作了简化,所以采用平面加筋元计算根据第3强度理论,且考虑到应力集中因素,须满足规范中的许用应力,K3为应力集中系数由于此系数用于二维应力状态,必须加以修正,以便获取与实船相近的受力状态修正是依据无限平板开圆孔的解析进行的,取不小于1的系数。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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