機(jī)械結(jié)構(gòu)力學(xué)在船舶方面的應(yīng)用

[摘 要]有限單元法的運(yùn)用，能夠具有代表性，有物理意義，能夠通過構(gòu)建的方式將復(fù)雜的問題變得簡(jiǎn)單。也就是說有限單元法的合理性和間接性能夠得到直觀的體現(xiàn)，所以，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展能夠讓有限單元切實(shí)執(zhí)行，這樣就能夠應(yīng)用方便。所以本文針對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)在船舶方面的應(yīng)用——以數(shù)值分析方法計(jì)算為例做了以下探討。

[關(guān)鍵詞]結(jié)構(gòu)力學(xué)船舶數(shù)值分析方法計(jì)算

一、引言

最近幾年來計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展不斷對(duì)各種理論產(chǎn)生沖擊，并且?guī)砹松钸h(yuǎn)的影響。很多的公式和積分方程法等數(shù)值方面的內(nèi)容都被運(yùn)用在結(jié)構(gòu)力學(xué)的進(jìn)步上面，特別是有限單元法。這能夠給結(jié)構(gòu)力學(xué)帶來深遠(yuǎn)的意義，數(shù)學(xué)的基礎(chǔ)是來自于很多的原理（最小余能原理、最小位能原理、廣義變分原理和它的特殊形式海林格爾一賴斯納Hellinger一Reissner變分原理等）和構(gòu)造分片插值函數(shù)（拉格朗日插值，埃米特Hermit插位、Spline插值等）的巧妙結(jié)合。但是最重要的還是有限單元法的運(yùn)用，能夠具有代表性，有物理意義，能夠通過構(gòu)建的方式將復(fù)雜的問題變得簡(jiǎn)單。也就是說有限單元法的合理性和間接性能夠得到直觀的體現(xiàn)，所以，電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展能夠讓有限單元切實(shí)執(zhí)行，這樣就能夠應(yīng)用方便。

二、計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)在船舶結(jié)構(gòu)分析中的應(yīng)用

（1）縱總強(qiáng)度

有了這些能夠給大型結(jié)構(gòu)提出的分析，相關(guān)的研究針對(duì)系統(tǒng)來說就不會(huì)那么復(fù)雜，因此船舶設(shè)計(jì)的分析問題需要進(jìn)一步提升化難為簡(jiǎn)的技巧，結(jié)合實(shí)際的船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，幽冥的是美國(guó)的DAISY；日本海事協(xié)會(huì)的PASSAGE；美國(guó)麻省理工學(xué)院的STRUDL程序系統(tǒng)；娜威船級(jí)社的SEASAM一69系統(tǒng)等。

（2）橫強(qiáng)度

構(gòu)造的原則在不斷的變化中進(jìn)一步取得了價(jià)值意義，因此分析是有可能的，因而對(duì)大多數(shù)船型來說，對(duì)橫報(bào)告討論明顯變少了，三是結(jié)構(gòu)的內(nèi)容卻相對(duì)來說增加了更多，對(duì)于其中的有關(guān)橫向構(gòu)件的屈曲研究進(jìn)一步增多。但針對(duì)大船舶，由于吃水程度的增加，船底的橫構(gòu)件受到了很大壓力，其厚度相對(duì)來說比較薄，所以需要精確掌握相關(guān)的構(gòu)件屈曲特性。山本等對(duì)70，000噸的大型油船進(jìn)行了相關(guān)的模擬計(jì)算和屈曲計(jì)算。還進(jìn)行了相關(guān)的針對(duì)大型礦石的強(qiáng)肋框圓弧部進(jìn)行的屈曲破壞研究等。

（3）局部強(qiáng)度

近年來對(duì)結(jié)構(gòu)作直接的計(jì)算設(shè)計(jì)，然后以疲勞、屈曲、脆性破壞等多種破壞形式給予可靠性已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)了評(píng)定。但很多的單元法能夠進(jìn)一步結(jié)合外力就可以實(shí)現(xiàn)相關(guān)的發(fā)展，對(duì)于局部來說，要適應(yīng)現(xiàn)代的強(qiáng)度要求和核心的指標(biāo)加以發(fā)展。這樣能夠進(jìn)一步將材料的極限加以完善，實(shí)現(xiàn)構(gòu)造中對(duì)于塑料破壞和變形問題的追加討論，完善安全系數(shù)的提升，使得屈曲和疲勞問題能夠成重點(diǎn)，并且需要采取進(jìn)一步解決的模式。

（4）動(dòng)力響應(yīng)及其他

需要進(jìn)一步加強(qiáng)動(dòng)力響應(yīng)的力度，實(shí)現(xiàn)進(jìn)展，主要的緣由就是單元法這一類的方法能夠?qū)崿F(xiàn)在實(shí)踐上的直接性應(yīng)用和擴(kuò)展，體要研究相關(guān)的共性，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)和范圍的力度整合，進(jìn)一步擴(kuò)展。

集裝箱穿有著一定的震動(dòng)型，也就是采用了數(shù)據(jù)模型的形式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步完善了相關(guān)的單元法利用概念，越智用NASTRAN程序?qū)ι梁铣烧駝?dòng)和單軸的集裝箱船推進(jìn)器軸系作了一定的固有解析，所以進(jìn)一步能夠?qū)崿F(xiàn)推導(dǎo)出簡(jiǎn)易的解析式。除此之外，前后震動(dòng)能夠改變上層的震動(dòng)，進(jìn)一步激起主機(jī)力量，對(duì)于波及震動(dòng)，大型船舶應(yīng)力及非梁振動(dòng)等都有了理論和實(shí)臉研究。

三、在船舶結(jié)構(gòu)分析中數(shù)值方法的出現(xiàn)

現(xiàn)在對(duì)于結(jié)構(gòu)上的分析來說，要進(jìn)一步將設(shè)計(jì)的理念提出，此方法是以直接法和半直接法取代習(xí)用的方法來作可靠性分析的。以大型游船的橫將強(qiáng)度問題實(shí)現(xiàn)確定的指數(shù)，一般能根據(jù)材料整體的屈曲和受疲勞的程度來改變相關(guān)的數(shù)據(jù)概念，進(jìn)一步適應(yīng)有限單元法total一System求出破壞發(fā)生的概率。之后就能夠用直接或半直接的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)一定標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試，加強(qiáng)應(yīng)力的范圍適應(yīng)，計(jì)算結(jié)果顯示：對(duì)弧肋框和縱強(qiáng)度構(gòu)件的面板彎曲部分焊縫處產(chǎn)生疲勞裂縫的機(jī)率非常之高，因而該處的疲勞強(qiáng)度極為重要。

四、總結(jié)

結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用被廣泛使用在船舶設(shè)計(jì)之中，進(jìn)一步滲透到了實(shí)際操作，也就能夠在船舶制造中產(chǎn)生一定的指導(dǎo)意義，實(shí)現(xiàn)理論和實(shí)踐相結(jié)合的基礎(chǔ)，對(duì)設(shè)計(jì)者來說這永遠(yuǎn)都是有用的。此外還需要注意，很多的實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)對(duì)于大型船舶來說，鑒定和計(jì)算能夠決定船舶穩(wěn)定，依然是十分必要的。

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