汪 偉

（上海華潤(rùn)大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155）

船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與安全問(wèn)題分析

汪 偉

（上海華潤(rùn)大東船務(wù)工程有限公司，上海 202155）

本文主要對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全問(wèn)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(qiáng)度；安全問(wèn)題

船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析這項(xiàng)工作關(guān)系到大量技術(shù)參數(shù)和影響因素，屬于一個(gè)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(wèn)題。并且還要確保其支出的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用能夠承受，或者是最低的條件。使用之前船體尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算方式，既無(wú)法達(dá)到理論計(jì)算與真實(shí)條件統(tǒng)一，還造成船體整個(gè)設(shè)計(jì)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(jì)算，能夠給船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及計(jì)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(qiáng)度和安全問(wèn)題。

1 船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析方法

1.1 基本理論

這里所說(shuō)的有限元分析方式是利用把整個(gè)或者部分船體結(jié)構(gòu)離散成為獨(dú)立單一的點(diǎn)模型，然后對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的一種方式，因?yàn)槠洫?dú)立點(diǎn)數(shù)量存在限制，所以將其叫做有限元。我們將運(yùn)用總體物力模型得到的方程在所有符合要求的點(diǎn)上面進(jìn)行運(yùn)用，就能夠產(chǎn)生一個(gè)使用線性方程組進(jìn)行解答的計(jì)算模型。在具體計(jì)算的時(shí)候，有限元的重點(diǎn)處理步驟可以分成預(yù)處理以及建模分析兩個(gè)程序。通過(guò)有限元分析法對(duì)于船體結(jié)構(gòu)實(shí)施建立模型計(jì)算這個(gè)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(guò)程，可以根據(jù)得到的結(jié)果獲取到全體安全強(qiáng)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(jì)。并且，一定要充分思考數(shù)值建立模型時(shí)間的代價(jià)和科學(xué)的方式。在獲得離散點(diǎn)等待解答變量之后，就應(yīng)該使用插值計(jì)算的方式把總體場(chǎng)函數(shù)實(shí)施擬合以及插值。并且，想要增多離散點(diǎn)一定會(huì)造成模型計(jì)算量以及求解時(shí)間的延長(zhǎng)，但是這個(gè)時(shí)候也要加強(qiáng)模型計(jì)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?cái)?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(diǎn)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(dú)立節(jié)點(diǎn)受力分析過(guò)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(diǎn)單元的基本要求。最后，對(duì)于計(jì)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(shí)際情況，但元點(diǎn)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(qiáng)度直接計(jì)算方式

2.1 有限元模型

采取直接計(jì)算這種方式對(duì)于船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度實(shí)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(jì)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(duì)精確，得到的結(jié)構(gòu)和真實(shí)水平幾乎一樣。采取部分分析模型建立模型計(jì)算量相對(duì)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(jì)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(jì)方式。

2.2 模型建立的要素

要求模型建立必須要計(jì)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(jì)算出船體的多種工況。并且在計(jì)算模型的過(guò)程中必須要對(duì)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(duì)應(yīng)的方式對(duì)其荷載計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行解決。同時(shí)，計(jì)算模型不僅要控制好外力均衡調(diào)控的關(guān)系。因?yàn)槎喾矫嬉蛩卦斐傻挠绊?，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(jì)算方式依然能夠獲得船體應(yīng)力和單位點(diǎn)位移的結(jié)果。但是因?yàn)槭艿降耐饬Υ嬖诓顒e，結(jié)果不是十分準(zhǔn)確。還要針對(duì)相關(guān)強(qiáng)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(wèn)題。

3 船體結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題

要求船體管理工作者一定要對(duì)船體結(jié)構(gòu)以及強(qiáng)度方面給予高度關(guān)注。加強(qiáng)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度第一這個(gè)認(rèn)識(shí)。由于針對(duì)船體來(lái)講，穩(wěn)定方面的問(wèn)題并不是特別重要，但是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題卻需要我們時(shí)刻關(guān)注。船體穩(wěn)定性較差，應(yīng)該針對(duì)其非正常的現(xiàn)象，及時(shí)的找出并且采取有效的方式調(diào)整，最多只是導(dǎo)致險(xiǎn)情出現(xiàn)，而船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度只要產(chǎn)生問(wèn)題，那么很有可能在毫無(wú)察覺(jué)的情況下出現(xiàn)毀滅性的災(zāi)難，針對(duì)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(wèn)題已經(jīng)逐漸凸顯出來(lái)，并且很難找出問(wèn)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(shí)的找出船體結(jié)構(gòu)方面存在的問(wèn)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(zhǎng)和大副二者之間保持相同的意見(jiàn)，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(shí)檢查這種模式。

這里所說(shuō)的航次檢查就是每個(gè)航次掃艙時(shí)期均需要對(duì)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(shí)施一次總體的近距離檢查。高邊柜里面檢查的各個(gè)重載航次要著重進(jìn)行抽樣檢查，不超過(guò)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(shí)檢查，也就是船長(zhǎng)和大副每天巡查加班的過(guò)程中形成的檢查良好習(xí)慣，具有針對(duì)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?，F(xiàn)象的情況，鼓勵(lì)工作人員一起防范，采取上面的安全防范對(duì)策，能夠有效解決全體結(jié)構(gòu)安全方面的問(wèn)題，確保船體的正常行駛。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全問(wèn)題的進(jìn)一步分析和闡述，使我們了解到船體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度問(wèn)題需要船員和船東的共同努力，同時(shí)也需要物料、油漆、航運(yùn)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(zhǎng)船舶的使用壽命，充分獲得船舶應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，希望通過(guò)本文對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全問(wèn)題的闡述，能夠給船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)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(shí)間。

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