搁置脚载荷作用下的甲板压力分布特征实验和数值分析

[目的]船舶上装载物的搁置脚与甲板之间存在着复杂的接触关系,不能简单地将搁置脚载荷视作均布载荷来处理。为探讨在搁置脚载荷作用下船舶甲板结构的压力分布,[方法]以某大型装备的搁置脚为例,首先采用有限元方法对其进行非线性接触数值计算,并分析在甲板板上的压力分布特征。然后,通过实验验证搁置架与甲板的接触力分布规律,并在此基础上提出一种运用等效轮印载荷代替搁置脚载荷的简化计算方法,以此将复杂的非线性接触计算转化为线弹性计算。[结果]结果表明,搁置脚与甲板之间的接触力主要分布在强横梁处和搁置脚前端,其中搁置脚前端的接触力使甲板板具有较大应力,该应力约占总载荷的25%;实验结果与数值计算结果吻合较好。[结论]所提简化计算方法对此类甲板设计及强度计算具有较好的实用性。

承受搁置脚载荷的舰船甲板纵骨设计方法

某些设备搁置在甲板上的搁置脚为金属结构,此时与甲板接触区域压力分布具有不均匀性,直接进行均布载荷作用下的线弹性计算不合适。本文采用有限元软件进行非线性接触计算,通过数据处理,得到甲板纵骨接触力分布规律,即甲板纵骨接触力的分布主要集中在3个部位。在此基础上,建立了三力平衡模型,提出了3个力分别对应的计算公式,并通过多跨梁简化模型验证了其合理性。

甲板初始变形对搁置脚载荷非线性接触的影响

运输装置底部的搁置脚与船舶甲板之间有着复杂的非线性接触关系,为了研究甲板初始变形对接触的影响,以某运输装置的搁置脚为例,在Abaqus软件中建立甲板和搁置脚的非线性接触模型,并对其进行有限元数值计算,分析甲板板上Mises应力与接触压力的分布特征,同时进一步考虑不同形式的甲板初始变形工况。结果表明,不同初始变形的施加使甲板板应力与接触压力分布更为复杂,最大应力增大明显,这种影响主要是由甲板板的局部拱起导致的。板的初始变形影响最大,加强筋的梁柱型初始变形影响次之,加强筋的侧倾初始变形影响很小。因此,初始变形对搁置脚甲板接触的影响不能忽略。