船體結(jié)構(gòu)強度與安全問題分析

汪 偉

（上海華潤大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155）

船體結(jié)構(gòu)強度與安全問題分析

汪 偉

（上海華潤大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155）

本文主要對船體結(jié)構(gòu)強度和安全問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析，主要目的是為了給船體安全方面提供相應(yīng)的理論保證，減少船體安全事故發(fā)生，增加其使用年限。

船體；結(jié)構(gòu)強度；安全問題

船體結(jié)構(gòu)強度分析這項工作關(guān)系到大量技術(shù)參數(shù)和影響因素，屬于一個十分繁瑣的流程。其最終目標(biāo)就是要解決船體在具體承受水平下安全以及穩(wěn)定方面的問題。并且還要確保其支出的經(jīng)濟費用能夠承受，或者是最低的條件。使用之前船體尺寸設(shè)計計算方式，既無法達(dá)到理論計算與真實條件統(tǒng)一，還造成船體整個設(shè)計工作和方式復(fù)雜混亂。因此，采取有限元法和基于有限元分析法前提條件下去計算，能夠給船體結(jié)構(gòu)設(shè)計以及計算方面提供極大的方便。因此，下面將進(jìn)一步分析船體結(jié)構(gòu)強度和安全問題。

1 船體結(jié)構(gòu)強度有限元分析方法

1.1 基本理論

這里所說的有限元分析方式是利用把整個或者部分船體結(jié)構(gòu)離散成為獨立單一的點模型，然后對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的一種方式，因為其獨立點數(shù)量存在限制，所以將其叫做有限元。我們將運用總體物力模型得到的方程在所有符合要求的點上面進(jìn)行運用，就能夠產(chǎn)生一個使用線性方程組進(jìn)行解答的計算模型。在具體計算的時候，有限元的重點處理步驟可以分成預(yù)處理以及建模分析兩個程序。通過有限元分析法對于船體結(jié)構(gòu)實施建立模型計算這個技術(shù)程序是，在完全符合船體材料幾何以及非線性變形條件下，能夠獲得船體承受力荷載情況下的變形直到破損的全過程，可以根據(jù)得到的結(jié)果獲取到全體安全強度基礎(chǔ)條件。之后再求出全體安全大小以及結(jié)構(gòu)設(shè)計。并且，一定要充分思考數(shù)值建立模型時間的代價和科學(xué)的方式。在獲得離散點等待解答變量之后，就應(yīng)該使用插值計算的方式把總體場函數(shù)實施擬合以及插值。并且，想要增多離散點一定會造成模型計算量以及求解時間的延長，但是這個時候也要加強模型計算的精確程度，離散解持續(xù)接近標(biāo)準(zhǔn)解。

1.2 模型建立的要素

使用有限元這種方法數(shù)據(jù)要求是，等待求變量掌控數(shù)據(jù)和船體材料已經(jīng)得到的參數(shù)，受力荷載規(guī)定，有限元網(wǎng)絡(luò)點坐標(biāo)信息等。并且使用這種方法建立模型一定要按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。首先，模型平衡要求，在船體結(jié)構(gòu)總體以及獨立節(jié)點受力分析過程中一定要保證靜態(tài)受力均衡。其次，建立模型一定要擁有基本要求，包含總體結(jié)構(gòu)基本要求和離散點單元的基本要求。最后，對于計算網(wǎng)格的分布必須要根據(jù)整體規(guī)律，應(yīng)力分散的實際情況，但元點受力特性，還有詳細(xì)的準(zhǔn)確程度要求。

2 船體結(jié)構(gòu)強度直接計算方式

2.1 有限元模型

采取直接計算這種方式對于船體結(jié)構(gòu)強度實施分析，要求必須要根據(jù)有限元的一些結(jié)果。有限元分析法主要由部分和整體分析模型構(gòu)成，使用整體分析模型建立模型計算量巨大，但是其受力荷載以及波浪條件還有基本要求下的數(shù)據(jù)值相對精確，得到的結(jié)構(gòu)和真實水平幾乎一樣。采取部分分析模型建立模型計算量相對較小，但是具有一定的不足之處，特別是在基礎(chǔ)要求下獲得的結(jié)果在總體上存在較大誤差。由于船體結(jié)構(gòu)設(shè)計不斷朝著復(fù)雜化發(fā)展，尺寸持續(xù)加大，不斷研發(fā)出新的船型，因此，還要不斷研究新型結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。

2.2 模型建立的要素

要求模型建立必須要計算船體工況，使用滿載以及壓載情況，靜水與中拱波浪，還有中垂波浪這三種弦外水情況，還有船體頂推形態(tài)這些條件計算出船體的多種工況。并且在計算模型的過程中必須要對貨物壓力和船體重量以及推頂力和弦外水壓力這些不一樣的情況，使用對應(yīng)的方式對其荷載計算問題進(jìn)行解決。同時，計算模型不僅要控制好外力均衡調(diào)控的關(guān)系。因為多方面因素造成的影響，就算是在多種不均衡外力和慣性釋放作用這些情況下，使用有限元計算方式依然能夠獲得船體應(yīng)力和單位點位移的結(jié)果。但是因為受到的外力存在差別，結(jié)果不是十分準(zhǔn)確。還要針對相關(guān)強度要求確定處理板單元形中心地方的中面和軸心應(yīng)力最大使用值方面的問題。

3 船體結(jié)構(gòu)安全問題

要求船體管理工作者一定要對船體結(jié)構(gòu)以及強度方面給予高度關(guān)注。加強船體結(jié)構(gòu)強度第一這個認(rèn)識。由于針對船體來講，穩(wěn)定方面的問題并不是特別重要，但是結(jié)構(gòu)強度問題卻需要我們時刻關(guān)注。船體穩(wěn)定性較差，應(yīng)該針對其非正常的現(xiàn)象，及時的找出并且采取有效的方式調(diào)整，最多只是導(dǎo)致險情出現(xiàn)，而船體結(jié)構(gòu)強度只要產(chǎn)生問題，那么很有可能在毫無察覺的情況下出現(xiàn)毀滅性的災(zāi)難，針對船體結(jié)構(gòu)安全方面一定要給予高度的關(guān)注，并且一定要注重船體結(jié)構(gòu)檢查，確保做好細(xì)節(jié)以及頻次工作。

船體結(jié)構(gòu)設(shè)置老化疲勞超出限制，腐蝕性超出限制等一系列的問題已經(jīng)逐漸凸顯出來，并且很難找出問題，一定要拿出高度敬業(yè)的精神，認(rèn)真有效的檢查方式，才可以及時的找出船體結(jié)構(gòu)方面存在的問題和安全隱患，這樣才能夠做到防患于未然。還有要確保船長和大副二者之間保持相同的意見，把船體管理部門規(guī)定的半年進(jìn)行一次船體檢查工作變成每次航前檢查，以及隨時檢查這種模式。

這里所說的航次檢查就是每個航次掃艙時期均需要對各種艙中的板材和零件以及焊縫，還有管路以及人孔這些實施一次總體的近距離檢查。高邊柜里面檢查的各個重載航次要著重進(jìn)行抽樣檢查，不超過半年一定要覆蓋全部高邊柜，并且所需涂水艙漆的必須涂好。而隨時檢查，也就是船長和大副每天巡查加班的過程中形成的檢查良好習(xí)慣，具有針對性的把視線放到舷內(nèi)主甲板和上面那些應(yīng)力聚集、容易腐蝕的地方。例如，艙口平面和圍板以及甲板等。除此之外，還要給所有工作人員講解船體結(jié)構(gòu)非正常現(xiàn)象的情況，鼓勵工作人員一起防范，采取上面的安全防范對策，能夠有效解決全體結(jié)構(gòu)安全方面的問題，確保船體的正常行駛。

4 結(jié)語

通過本文對船體結(jié)構(gòu)強度和安全問題的進(jìn)一步分析和闡述，使我們了解到船體結(jié)構(gòu)、強度問題需要船員和船東的共同努力，同時也需要物料、油漆、航運等主管的共同關(guān)注和支持。船體的磨損、老化、承受外力等不可避免，但只要船舶管理得當(dāng)，就可以避免、減少、防止和延緩船舶的磨損、老化和損壞，從而保障船、貨、人的安全，延長船舶的使用壽命，充分獲得船舶應(yīng)有的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，希望通過本文對船體結(jié)構(gòu)強度和安全問題的闡述，能夠給船體結(jié)構(gòu)強度和安全方面提供一定的參考和幫助，進(jìn)而確保船體能夠在安全的狀態(tài)下行駛，減少安全事故的發(fā)生，增加船體使用的時間。

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