45m车客渡船有限元强度分析

摘
要： 按照中国船级社《 钢质内河船舶建 造规范》 修改通报 （ ２ ０ １ ２ ） 要 求对 ４ ５ ｍ 车客渡船 ２种工 况下 Ｆ ｒ ２ ５至
Ｆ ｒ ６ ５ （ 包括两端横舱壁 ） 的舱段 区域进行了有限元强度分析。利用 Ｍ Ｓ Ｃ ． Ｐ Ａ Ｔ Ｒ ＡＮ有限元软件建立了舱段有 限元
工 况下 ， Ｆ ｒ ２ ５到 Ｆ ｒ ６ ５ （ 两端 横舱壁 包括 在模 型 内 ） 舱
个， 单元数为 ４ ２ １ ３ ９个。本船有限元模型如图２ 、 图
３所示 。
１ ． ３ 边 界条 件
段 区域 主要 构件 进行有 限元 强度评 估 。
根据 《 钢 质 内 河 船 舶 建 造 规 范》修 改 通 报 （ ２ ０ １ ２ ） 中相关要求 ， 舱 段 有 限元 模 型 边 界 条 件 如 下： 舱 段两端 Ｆ ｒ ２ ５与 Ｆ ｒ ６ ５处 为横 舱壁 ， 在舱 段 两 端 横舱壁处分别施加纵 向、 横 向和垂向线位移约束条 件， 施加边界约束后的舱段有限元模型如图４所示 。 １ ． ４ 载荷
第 ４期
谢 元文等 ： 基 于层 次分析法的油船消防安全评价
模型， 给出了边界条件施加方法 和载荷计算方法 。计算结果表明 ， 舱段各构件均满足规范要求 ， 对 安全生产和定
期维 护具 有重要 的意义 。 关键词 ： 车客渡船 ； 有 限元 ； 强度 分析
中图分类号 ： Ｕ ６ ６ １ ． ４ ３ 文献标识码 ： Ａ
０ 引 言
近年来 ， 车 客渡船 的结 构设 计 、 结 构优 化有 了全
１ ． ２ 有 限元模 型
４ ５ ｍ车 客渡船 采用 三维 有 限元模 型 ， 模 型 范 围 选 取 为整个 船 宽 ， 舱 段 模 型 的纵 向 范 围从 Ｆ ｒ ２ ５至 Ｆ ｒ ６ ５ （ 两 端横 舱壁包 括 在模 型 内 ） ； 垂 向范 围为 整 个
型深 。其中甲板 、 船底板、 纵横舱壁等平板结构用板 单元模拟， 肋板 、 船底桁材 、 甲板纵桁 、 甲板强横梁、 舷侧 纵桁 、 舷侧 强肋 骨 、 舱 壁 水平 桁 、 舱壁 垂 直 桁 等 腹板用板单元模拟 ， 面板用梁单元模拟 ； 其他小骨材
第３ ０卷 第 ４期 ２ ０ １ ３年 ０ ８月
江苏船舶
Ｊ Ｉ ＡＮＧ Ｓ Ｕ Ｓ ＨＩ Ｐ
Ｖｏ １ ． ３０ Ｎｏ． ４ Ａｕ ｇ． ２０１ ３
４ ５ ｍ 车 客渡 船有 限元 强度 分 析
殷 顺
（ 中华人 民共 和国安庆海事局 ， 安徽 安 庆 量 为 ２ ４ ０ ｔ ， 平 均作 用 在 甲
板（ 扣 除两 边上 层建筑 面积 得 ５ ５ ８ ． ６ ｍ ） 上， 换算 即
作者简介 ： 殷顺 （ １ ９ ８ ７一） ， 男， 助理工程师 ， 主要从事海事现场管理。
得作 用在 甲板 上 的压 力为 ４ ２ １ ０ ． ５ Ｐ ａ 。
应离 靠码头 的需 要 。本 船 系 双 向航 行 车 客 渡 船 ， 双 方停 靠斜坡 码头 ， 渡船 进 、 出港及 汽车 上下 时渡船 均
不需 掉头 ， 方便 节时 、 安全 。
面 的发展 。龚 海燕 … 对 车客 渡 船 的现 状 、 相 关 特 性
进行 了详 细 的论 述 ， 并提 出 了相关 法 则 与 法 规 。石
１ ． ４ ． １ 工 况 １甲板载 荷 （ 均载 ）
１ 船 体 说 明及 有 限元模 型
１ ． １ 船体说 明
４ ５ ｍ 车客 渡 船 为钢 质 、 双头 、 单体 、 单 甲板 ， 并
设有 可调式 活动 跳板 。船 底具 有 １ ０ ％ 的坡 度 ， 以适
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ２—２ ０
本船航 行于 Ａ ／ Ｂ级 航 区 ， 船 舶 主 尺 度 比船 宽
垂 线 间长 ４ ２ ． ８ ２ ｍ， 型宽 ｌ ３ ． ８ １ Ｔ Ｉ ， 型深 ３ ． １ ｍ， 设 计 吃水 ２ ． １ ０ ｍ， 最 大 载重 量 ３ ４ ０ ｔ ， 载车 甲板有 效 面积
５ ５ ８ ． ６ ｍ 。本 船总 布置 图如 图 １ 所示 。
及 支柱用 梁单 元模拟 。有 限元 模型结 点数 为 ２ ９ ７ ０ ９
Ｂ ／ 型深 Ｄ： ４ ． ４ ５ ， 满 足 Ｂ级 航 区 Ｂ ／ Ｄ≤４ ． ５但 不 满 足规 范要 求 中 Ａ级 航 区 Ｂ ／ Ｄ≤４ ． ０要 求 ； 甲板 纵 横 构件 的断面 尺 度 加 大 模 数 达 到 ６ ０ ％ 左 右 。根 据 上 述情 况及 甲板 承 载 负 荷 等 ， 故需按 《 钢 质 内河 船 舶 建造 规 范》 修改通报（ ２ ０ １ ２ ） 对４ ５ ｍ 车 客渡 船 ２种
本船 底 部及 舷 侧结 构 为 横骨 架 式 ， 甲板 为 混 合
骨架 形式 ， 肋骨 间距 为 ５ ０ ０ ｍ ｍ。船 舶 总 长 ６ ９ ． ２ ｍ，
慈 忠等 对 车 客渡 船 的特 殊 结 构 进 行 了结 构 优 化 设计 并 对其 进 行 了 有 限 元 强 度 分 析 。毛 建 辉 从 型线设计 、 总体 布 置等详 述 了车客 渡船 的设计特 点 。 将 舱段所 有构 件离 散为 足够精 细 的有 限元 网格 后， 纵横 向强 度计算 得 以 同时进 行 ， 也保证 了纵 横 向 构 件 间的相互 作 用 ， 因而 ， 对整 个舱 段进行 有 限元分 析最能 反 映 出舱 段 的实际受 力状 况 。通 过有 限元分 析， 设 计者 可 以根 据 船 体 结 构 的 应 力 分 布 特 点 （ 特 别是 高应力 分 布 区 域 ） 进 行 相 应 的结 构 优 化 ， 提 出 合理 的加 强改进 措施 和控 制船体 结构 重量 等 。