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散貨船屬于巴拿馬型散貨船，根據(jù)巴拿馬運(yùn)河當(dāng)局的規(guī)定，船長不能超過289.6 m，船寬不能超過32.3 m。對本船設(shè)計(jì)影響較大的規(guī)范是2006年4月1日生效的散貨船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范和2009年1月1日生效的國際海上人命安全公約(SOLAS)破艙穩(wěn)性規(guī)則。前者決定了船體結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸，后者對貨艙長度的選取有很大影響。本船的母型船不滿足后者要求，需要改變貨艙長度。
為研究規(guī)范變化對船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響，首先按照美國船級社(ABS) 2005規(guī)范要求，采用SAFEHULL V12.0對母型船貨艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行有限元分析。其次根據(jù)國際船級社協(xié)會(huì)(IACS)在2008年7月和2009年7月推出了散貨船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范CCSR新版本，采用MSC Patran/Nastran及中國船級社開發(fā)的軟件CCS-Tools，對新船型的貨艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行了計(jì)算。
根據(jù)ABS 2005規(guī)范第5部分第3章要求，進(jìn)行有限元分析時(shí)，構(gòu)件需采用凈厚度(總厚度減去名義腐蝕值)，進(jìn)行有限元分析的工況有10種，有限元建模按指南要求，采用三艙段模型，網(wǎng)格大小為肋骨問距。本研究利用Patran建模，手工扣除腐蝕余量，再導(dǎo)入SAFEHULL加載。通過對10種工況的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)母型船的設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足規(guī)范要求。
CSR綜合了IACS成員的經(jīng)驗(yàn)與研究成果。同原有的各船級社規(guī)范相比，在設(shè)計(jì)理念、理論基礎(chǔ)和強(qiáng)度計(jì)算方法上有很大改變。較原規(guī)范主要依據(jù)統(tǒng)計(jì)回歸和經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，新規(guī)范更多地應(yīng)用了先進(jìn)的力學(xué)理論，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和評估需要更多地采用直接計(jì)算分析。
CSR采用等效設(shè)計(jì)波方法用于設(shè)定設(shè)計(jì)載荷，包括在靜水中和波浪中的船體梁載荷以及與板垂直的側(cè)向載荷。與等效設(shè)計(jì)波對應(yīng)的載荷工況有8種，分別為H1，H2，F(xiàn)1，F(xiàn)2，R1，R2，P1和P2。以前的散貨船規(guī)范中，對波浪僅考慮波峰和波谷兩種情況，沒有考慮橫浪。等效設(shè)計(jì)波方法考慮了橫浪，從而使不同裝載模式下直接計(jì)算的載荷工況增力。
由于CSR的復(fù)雜性，無法用傳統(tǒng)的手工計(jì)算方法確定載荷和處理結(jié)果。而且，在CSR的直接計(jì)算規(guī)范中，由于大大增加了工況數(shù)以及大量引入細(xì)網(wǎng)格和精細(xì)網(wǎng)格分析，從而極大地增加了直接計(jì)算的工作量。
CSR2008版主要是對文字的編輯性修改，對于有限元分析影響不大。
一般巴拿馬型散貨船有7個(gè)貨艙，分別設(shè)有重貨艙、輕貨艙和風(fēng)暴壓載艙。在進(jìn)行艙段分析時(shí)，分別需要建立3個(gè)有限元模型進(jìn)行分析。現(xiàn)對目標(biāo)艙為輕貨艙兼風(fēng)暴壓載艙的有限元結(jié)果進(jìn)行介紹。
通過分析，發(fā)現(xiàn)屈曲強(qiáng)度不夠的地方主要是船底板和甲板。解決的辦法有2種。1種是增加板厚，從而減少壓應(yīng)力，另1種就是加筋，從而減小板格，分析結(jié)果滿足結(jié)構(gòu)屈曲強(qiáng)度要求。
疲勞破壞是一個(gè)復(fù)雜的過程，各船級社都有關(guān)于船舶疲勞強(qiáng)度校核的規(guī)定，但存在很大的差別，CSR分別統(tǒng)一了油船和散貨船的疲勞計(jì)算方法。對疲勞敏感區(qū)進(jìn)行分析時(shí)，須先在整體艙段模型中重新定義載荷及工況，得到結(jié)果用于精細(xì)網(wǎng)格模型分析。
計(jì)算結(jié)果表明，該處的疲勞壽命低于25年。為此可參照文獻(xiàn)的方法，對其進(jìn)行加強(qiáng)：1)增加折角處內(nèi)底板的厚度；2)提高該處焊縫的厚度；3)對該處焊縫予以打磨。此外，如果是在方案設(shè)計(jì)階段，可以通過改變結(jié)構(gòu)形式，提高疲勞壽命。但如果改變結(jié)構(gòu)布置，需要重新進(jìn)行艙段FE建模，工作量很大。
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