8000HP近海三用工作船总纵强度直接计算及研究
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一
问题 ，而不依 赖 相关科研 院所和 高校 ，既节 省 设 计 费用 ， 也 为 公 司 将 来 船 舶 设 计 大 型
化 、复 杂化提 供 结构计 算依 据及 技 术储 备 。 通过 此 项 目计 算和 研 究 ，对 于 公司掌 握更 多
计算
模 型拼接
１ 、研 究 目的及 意义
此类 型 船舶核 心 技术 ，进 一 步巩 固和 提高 公 司在 该类 型船 舶 市场 的实 力 ，在 日益激 烈 的 市场 竞争 中抢 占先 机 ，减 小对 相关 院所 及高 校 的 技 术 依 赖 具 有 十 分 重 大 的理 论 和 实 践
３３分 段建模拼 接 ． 为 了提 高建模 效率 ，缩 短研 究时 间，本 计算采 用 多段 同时建模 拼接 技术 。将 模 型分
３ 段 ， Ｆ ７Ｆ ２ Ｒ ～ Ｒ ５， Ｆ ２ ～ Ｒ ７， Ｒ ５Ｆ ５
计算 船长 Ｌ （ 线 间长 ９ ％） 水 ６
６ ９ ｍ ９．４
型宽 Ｂ
元 软件 ＡＮＳ Ｓ进行 全船 三舱 段建 模 ，施加 Ｙ 各 种 工况 载荷 ，进 行直接 计 算 ，强度 校核 。 ２１ 立三 维有 限元 模型 ： ．建
整 个模 型主 要 由板单 元 、梁 单 元和杆 单
了一定 的障 碍 。而 各 国船级 社 仅有针对 三大 主 流船 型 的结构直 接 计算 指南 ，对此类 特殊 船 舶并没 有特 殊规 范 ，而此 类超 规范 船舶 强 度直 接计 算大 都依 赖科 研 院所 及相关 高校 ，
费用 高 、周期 长 ，大大 影响 设计部 门及 船厂
元 组成 。各 类板 、壳结构 ，强框架 、纵 桁 、 纵 横舱 壁 上 的高腹板 桁材 、肘板 等用 ４节 点 四边形 板 壳单元 和尽 量少 的 ３ 点三 角形 单 节 元 板壳 模拟 ，纵 桁 、腹 板 和肋 板上 加强 筋 、 肋骨 、支柱 等构件 用粱 单元 模拟 。 通 过定义 统 一坐 标系 、材料 参数 、计 算
件记 录 的是模型 的数学信 息 ，并非空 间几 何 模型 ，在对 于复杂模 型拼接 时 ，会产 生模 型 异化 ，即 同一 根型线在 不 同模 型 中可能表达 是两根 完全不 能重合 的 曲线 ，从而造 成模型
方案 。
体拼 接模 型技 术 ， 以提 高建 模 效率 。 ２ ． 据装 载计 算书 计算各 种 工况 载荷 ： ２根 计算 载荷 参照 《 船结构 强度 直接 计算 油 指南 》选 取 ，根据装 载 计算 书确 定 的各 种 工 况 ，选取 危 险工况 进行 计算校 核 。
２３ 行 总纵 强度计 算校 核 ： －进
型深 Ｄ
１ ． ｍ ８０ ０
７５ ｍ ．０
Ｆ ５～ Ｒ８ 。 Ｒ ７ Ｆ ５ 三段 同时建模 ， 后拼接 装配 ， 最 形成一个 完整 的有 限元 计算模 型 。 分 段模型 合并过程 中，必须 注意合 并模
型 的各种 实体对 象和属 性参数 编号 的冲突 ， 避 免发生 重用编 号等 问题 。由于 Ａ ＹＳ软 ＮＳ
摘 要 ：对 ８０ＨＰ近 海三 用工作 船 总 ００
斌
工 厂 引进 相 关有 限元 计算 软件 后 ，完全
有 能力 自行 解 决 此 类 船 舶 有 限元 直 接 计 算
纵强度进行 直接计 算校 核 ，根据其结构形 式 、载荷 特 点 采 用分段 建模技 术、 函数加 载 方式进行直接计算分析 ，并总结直接计算的 般 方法 步骤 。 关键 词 ：三 用 工作船 总纵 强度 直接
《 科技与管理》２ １ ０ ０年 第３期
参考 《 油船 结构强度 直接计 算指南 》中 规定 的许用 应力 校核各 船体结构 强度 。 ３ 建 立有 限元模 型 、 ３１主 尺度及 主要 参数 ．
总长 Ｌ ａ ｏ ７ｍ ７ 为
ｘ 正方 向—— 船尾 向船首 为正方 向；
Ｙ 正方 向—— 右舷 向左舷 为正方 向 ； ｚ正方 向——底 部 向顶部 为正方 向；
《 科技 与管理》２ １ ０ ０耳 第３期
■ ● ＿ － － － ＿ － － ＿ ＿ － － － － － ● － ● － －
■ ＿
； 船 舶设计
Fra Baidu bibliotek
；
： ．． ．． ． ． ． ． ．： ． ． ． ． ． ． ． ． ． ．
８ ０ ＨＰ近海 三用工作船总纵强度 直接 计算及研究 ００
董
结构 吃水 ｄ 肋 距 Ｓ
６４ ｍ ．０ ０６ 主 甲 ．０ ｍ
５．ｔｍ ０／
板单位 载荷（Ｒ ３ － Ｒ ４ Ｆ ．＂＇ ７ ） －Ｆ 本船 ／ Ｂ＝３８ ．９＜５，不满 足 中 国船 级 社 《 质海 船 入级 与建 造 规范 》 （ ０ ９ 钢 ２０ ） 中 ２ ．． ．１ ２ ２中的条件 。因此采 用直接计 算校核 总纵 强度 。
意义 。 ２ 研 究技术 路线 、
平 台工作船被公认为高技术、高附加值
船舶 ，其 结构形 式 复杂 、机械 设备 系统 自动 化 程度 高 ，设计 制造 难度 大 ， 由于其 工程 特 殊 性 ，必 须保 证在 恶劣 工 况下 仍具有 很好 的
本 文 研 究 对 象 为 我 公 司 自主 开 发 设 计
实 常数 等参 数 ，采 用 多人 多段 同时建 模 ，总
的设计和 建造 工作 的效率 ， 已经成 为制 约 了 企业 效益 的提 高和 可持 续发 展 的瓶颈 。 与此 同时 ，此类 船舶 由于其 自身 的工作 特 点，总体 受力 大 ，局部 受 力集 中且分 部不 均匀 ，因 而对船 体 结构要 求特 别 高，采用 有 限元法 进 行直 接计 算 ，以校 核强度 ，优化 结 构设计 ，从而得 到 快速 、有 效 、经 济 的设计
的 ８ ０ Ｈ 近海 三用 工作 船 ，应用 通用 有 限 ００ Ｐ
安全性和较强的工作能力 ，所 以此类船舶的 ＬＢ相对 常规 船 舶而 言较 小 。此船 舶 ＬＢ＜ ， ／ ／ ５ 传统 的规范计 算校核 总纵强度 并不能得到 船 级社 的完全 认 可 ，需要借 助 商用有 限元 软
件进 行 总纵 强度直 接 计算 ，给 设计送 审造成
问题 ，而不依 赖 相关科研 院所和 高校 ，既节 省 设 计 费用 ， 也 为 公 司 将 来 船 舶 设 计 大 型
化 、复 杂化提 供 结构计 算依 据及 技 术储 备 。 通过 此 项 目计 算和 研 究 ，对 于 公司掌 握更 多
计算
模 型拼接
１ 、研 究 目的及 意义
此类 型 船舶核 心 技术 ，进 一 步巩 固和 提高 公 司在 该类 型船 舶 市场 的实 力 ，在 日益激 烈 的 市场 竞争 中抢 占先 机 ，减 小对 相关 院所 及高 校 的 技 术 依 赖 具 有 十 分 重 大 的理 论 和 实 践
３３分 段建模拼 接 ． 为 了提 高建模 效率 ，缩 短研 究时 间，本 计算采 用 多段 同时建模 拼接 技术 。将 模 型分
３ 段 ， Ｆ ７Ｆ ２ Ｒ ～ Ｒ ５， Ｆ ２ ～ Ｒ ７， Ｒ ５Ｆ ５
计算 船长 Ｌ （ 线 间长 ９ ％） 水 ６
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元 软件 ＡＮＳ Ｓ进行 全船 三舱 段建 模 ，施加 Ｙ 各 种 工况 载荷 ，进 行直接 计 算 ，强度 校核 。 ２１ 立三 维有 限元 模型 ： ．建
整 个模 型主 要 由板单 元 、梁 单 元和杆 单
了一定 的障 碍 。而 各 国船级 社 仅有针对 三大 主 流船 型 的结构直 接 计算 指南 ，对此类 特殊 船 舶并没 有特 殊规 范 ，而此 类超 规范 船舶 强 度直 接计 算大 都依 赖科 研 院所 及相关 高校 ，
费用 高 、周期 长 ，大大 影响 设计部 门及 船厂
元 组成 。各 类板 、壳结构 ，强框架 、纵 桁 、 纵 横舱 壁 上 的高腹板 桁材 、肘板 等用 ４节 点 四边形 板 壳单元 和尽 量少 的 ３ 点三 角形 单 节 元 板壳 模拟 ，纵 桁 、腹 板 和肋 板上 加强 筋 、 肋骨 、支柱 等构件 用粱 单元 模拟 。 通 过定义 统 一坐 标系 、材料 参数 、计 算
件记 录 的是模型 的数学信 息 ，并非空 间几 何 模型 ，在对 于复杂模 型拼接 时 ，会产 生模 型 异化 ，即 同一 根型线在 不 同模 型 中可能表达 是两根 完全不 能重合 的 曲线 ，从而造 成模型
方案 。
体拼 接模 型技 术 ， 以提 高建 模 效率 。 ２ ． 据装 载计 算书 计算各 种 工况 载荷 ： ２根 计算 载荷 参照 《 船结构 强度 直接 计算 油 指南 》选 取 ，根据装 载 计算 书确 定 的各 种 工 况 ，选取 危 险工况 进行 计算校 核 。
２３ 行 总纵 强度计 算校 核 ： －进
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１ ． ｍ ８０ ０
７５ ｍ ．０
Ｆ ５～ Ｒ８ 。 Ｒ ７ Ｆ ５ 三段 同时建模 ， 后拼接 装配 ， 最 形成一个 完整 的有 限元 计算模 型 。 分 段模型 合并过程 中，必须 注意合 并模
型 的各种 实体对 象和属 性参数 编号 的冲突 ， 避 免发生 重用编 号等 问题 。由于 Ａ ＹＳ软 ＮＳ
摘 要 ：对 ８０ＨＰ近 海三 用工作 船 总 ００
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工 厂 引进 相 关有 限元 计算 软件 后 ，完全
有 能力 自行 解 决 此 类 船 舶 有 限元 直 接 计 算
纵强度进行 直接计 算校 核 ，根据其结构形 式 、载荷 特 点 采 用分段 建模技 术、 函数加 载 方式进行直接计算分析 ，并总结直接计算的 般 方法 步骤 。 关键 词 ：三 用 工作船 总纵 强度 直接
《 科技与管理》２ １ ０ ０年 第３期
参考 《 油船 结构强度 直接计 算指南 》中 规定 的许用 应力 校核各 船体结构 强度 。 ３ 建 立有 限元模 型 、 ３１主 尺度及 主要 参数 ．
总长 Ｌ ａ ｏ ７ｍ ７ 为
ｘ 正方 向—— 船尾 向船首 为正方 向；
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意义 。 ２ 研 究技术 路线 、
平 台工作船被公认为高技术、高附加值
船舶 ，其 结构形 式 复杂 、机械 设备 系统 自动 化 程度 高 ，设计 制造 难度 大 ， 由于其 工程 特 殊 性 ，必 须保 证在 恶劣 工 况下 仍具有 很好 的
本 文 研 究 对 象 为 我 公 司 自主 开 发 设 计
实 常数 等参 数 ，采 用 多人 多段 同时建 模 ，总
的设计和 建造 工作 的效率 ， 已经成 为制 约 了 企业 效益 的提 高和 可持 续发 展 的瓶颈 。 与此 同时 ，此类 船舶 由于其 自身 的工作 特 点，总体 受力 大 ，局部 受 力集 中且分 部不 均匀 ，因 而对船 体 结构要 求特 别 高，采用 有 限元法 进 行直 接计 算 ，以校 核强度 ，优化 结 构设计 ，从而得 到 快速 、有 效 、经 济 的设计
的 ８ ０ Ｈ 近海 三用 工作 船 ，应用 通用 有 限 ００ Ｐ
安全性和较强的工作能力 ，所 以此类船舶的 ＬＢ相对 常规 船 舶而 言较 小 。此船 舶 ＬＢ＜ ， ／ ／ ５ 传统 的规范计 算校核 总纵强度 并不能得到 船 级社 的完全 认 可 ，需要借 助 商用有 限元 软
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