大开口船舶船体扭转强度分析

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造船技术

20 0 3年第 2期 (第 2 2 )总 5期

大开口船舶船体扭转强度分析 李良碧，群，永正尹李 (东船舶工业学院一系。苏镇江 2 0 3华江 2 0 ) J

V一

提

要

本文首先介绍了利用薄壁杆件理论来计

V口一 0 1 ,

算大开口船舶的扭转强度。然后以 9 6箱内河集装箱船 为例，行了该船的扭转强度校核。进

B

B一丽 扭转强度 M一 ( 1)

主题词

大舱口船

船体

薄船理论

l引言 船体在波浪中航行时，到斜浪和不对称波浪受

式中为单元的长度。单元两个端点处的扭转要素可写成矢量：

…一[, l,;; l 一

,、 ]] () 2

力作用，体会发生扭转变形。对集装箱船、开口船大 散货船、开口多用途船、河分节驳船等甲板具有大内

[

,’ ,,譬

长大开口的船舶来说，体的抗扭刚度较弱，须考船必虑由于扭转引起的的翘曲应力。目前，照中国船级按 社《质海船入级与建造规范》以及外国船级社相钢，应的规范规定，要求在设计弯矩和扭矩作用下，均计

式中下标代表第个单元，标 ( ) ( )别代表上 1、2分 单元的第 1端点和第 2端点。

两个端点处扭转要素之间的关系，从等断面可薄壁杆件的扭转微分方程式导得，成矩阵形式为：写

算出船体弯曲应力和翘曲应力，加后产生合成应叠力，与规定的许用应力标准相比较，评价集装箱并来船的总强度。世界上还发展了大开口船整船分析的直接计算方法，把船体质量、物质量，浪压力它货波 和惯性力作用在船上统一考虑，所得结果是总强但度和局部强度的叠加。种方法先进，表世界研究这代

z一[ … F] 式中矩阵[ 为第单元的场迁移矩阵。 F]称

() 3

相邻两单元问扭转要素之间的关系亦可写成矩 阵式： 一

[矿 P] z,

() 4

式中矩阵[]称为从第单元到第 i F 1单元的点 P, - 迁移矩阵。

的潮流，也存在工况

太多和强度标准难以确定的但

问题。船体是一个由钢板焊接而成的薄壁结构，长其 度远大于宽度和深度，作薄壁杆件来计算显然是当

对于整个阶梯形薄壁杆件，终可写成：最 一

I : F] [[ ] F]P:[ [ [一。¨ F] P一] F] :[ [一 I 。…[ [ : ( ) F] P] F]尸] F]” 5

一

合理的。体内部由舷侧肋骨、底肋板等构成的横船船向框架结构和横舱壁又使得船体在扭转时能较好地符合刚周边假定，此用薄壁杆件理论来计算可以因得到相当精确的结果，是对船体的总体弯扭强度这进行分析的一种实用而有效的方法。下面分析当仅考虑船体扭转时的计算法。 一一

]一[,[ ] F一][ [] F尸][ … P] F。 则 ()可写成： 5式

() 6 () 7

z一[ ” H]

2迁移矩阵法的基本原理… 设薄壁杆件沿长度分成个单元，任一单元，对 它的扭转要素包括扭角翘曲函数 0双力矩 B和、 扭距，采用它们的无量纲形式：或

[,,]称为总迁移矩阵，件两端的边界条件通杆 过它联系起来。通常情况下，在在”中的元素含有

未知量时，用 ( )即可将它们解出。然后利用利 7式 ( )和 ( )逐个单元迁移，可得到整个杆件中 3式 4式就

各单元端点处的扭转要素。 该课题受到江苏省船舶先进设计制造技术重点实验室资助作者倘介：良碧(9 1李 1 7一),师，士研究生。讲硕

迁移矩阵法的优点是矩阵的阶数低 ( 4阶 )因，