型鋼加筋構件對船體中板的自由振動影響

魏 斌

（無錫交通高等職業技術學校，江蘇無錫 214151）

1 加筋板描述

1.1 加筋板選取

本文加筋板主要的模型，選取92500dwt散貨船的甲板上切割出一塊長為19000mm，寬為8000mm的加筋板，如圖1所示。

圖1 實船甲板圖

2 模型建立及分析

通過對加筋板的建模、計算分析，并且考慮加筋疏密、加筋形式及單元格疏密對有限元軟件計算結果的影響，分別給出5個不同的算例，其中算例1沒有加筋。通過對比分析，可以比較清晰地看出加筋構件對船舶中板的自由振動的影響，具體算例條件選取如表1所示。

經MSC大型有限元軟件中的解算器MSC.Nastran計算，得到該加筋板在不同算例下的自由振動頻率，表2選取了典型階型的振動頻率。

網格的疏密對有限元模型最后的分析也會有一定的影響，尤其當有限元網格劃分很大時，計算的結果將會出現較大的偏差。因此在算例5，采用了40×40這種更密的網格，振動分析的云圖最后與算例2進行比較，通過四邊簡支自振頻率的理論計算結果比較，可得出網格越密、分析結構越精確。

表1

表2 典型階型的振動頻率

通過比較算例1與其余4個算例，可以看出，算例1的各階振型的振動頻率明顯比其余4個算例要小，表明對板材進行加筋之后，各階的振動頻率會增大，即增加了抗振動能力；但在加筋的4個算例中，頻率有一定的差別，基本上相似，并沒有超過5%，這表明對于同一板材，采用不同型材加強對加強板材的抗振能力不同，但差別不大。

3 結 語

1）針對同一模型，首階振動到十階振動的頻率依次增大，振幅逐漸變小，所造成的危害也相對減弱。分析振動頻率值和最大振動位移值可知，加密集梁的板的振動頻率比加稀疏梁的板的振動頻率大，但前者的最大振動位移值也較小，即引起結構的振幅小，對結構的危害也相應減弱，因此梁的密集性對結構的自由振動影響比較明顯，適用于工程結構的計算與校核。

2）對板材進行加筋之后，各階的振動頻率會增大，即增加了抗振動能力。

3）通過以上的5個算例比較分析，可以看出，不同的加筋形式，不同加筋距離，以及不同網格劃分都將對加筋板有限元模型振動分析有一定的影響，尤其是加筋距離的影響，對于同一板材，采用不同型材加強對加強板材的抗振能力不同，但差別不大。

4）有限元網格的疏密對有限元模型分析有一定的影響，網格越密，分析結構越精確。但當網格密到一定程度時，再對網格進行加密對結果影響已微乎其微。因此在對加筋板有限元模型進行有限元分析時，網格選取要合適。

1 黎勝，趙徳有.船舶板梁組合結構的振動分析［J］.船舶工程，2000（6）：11－12

2 張曉君.基于Nastran的船舶局部強度有限元分析［J］.浙江海洋學院學報，2006（9）

3 曹志遠.板殼振動理論［M］.第1版.北京：中國鐵道出版社，1983

4 劉彥峰.密加筋結構強度和翁定性的力學性能分析與結構設計［D］.武漢：武漢理工大學，2006