張偉光 張國(guó)華

摘 要：在針對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與安全問(wèn)題進(jìn)行研究分析的時(shí)候，由于其所涉及的技術(shù)參數(shù)比較多，所以整個(gè)流程會(huì)比較繁瑣，為了強(qiáng)化工作人員的認(rèn)識(shí)，本文通過(guò)對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全問(wèn)題，展開(kāi)深入化的分析探討，其目的就是為了對(duì)船體安全方面的內(nèi)容提供一些理論保障，盡可能地延長(zhǎng)船舶的使用年限，希望能夠起到積極的參考作用。

關(guān)鍵詞：船體；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；安全問(wèn)題；探究

在船體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，工作人員所追求的最終目標(biāo)就是為了提升船體的承載水平，并保障其強(qiáng)度和安全性，與此同時(shí)，還需要確保最終所支付的經(jīng)濟(jì)費(fèi)用可以在可承受的范圍之內(nèi)。在針對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與安全問(wèn)題進(jìn)行研究的時(shí)候，如果僅僅使用傳統(tǒng)的計(jì)算方法，那么不僅會(huì)造成理論與實(shí)際的脫節(jié)，同時(shí)還會(huì)使整個(gè)船體設(shè)計(jì)工作變得更為復(fù)雜化。所以為了改善這種窘迫的設(shè)計(jì)問(wèn)題，工作人員不妨利用有限元法，設(shè)定基礎(chǔ)的工作前提，對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，以及計(jì)算內(nèi)容提供較為便捷的操作方法。如此一來(lái)，在提升工作效率的同時(shí)，也可以完善之前工作中的各種弊病。

1.船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有限元分析法

1.1基本理論

在對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，主要是利用有限元分析的方法，將船體離散成為單一化的點(diǎn)模型，然后再對(duì)這些結(jié)構(gòu)展開(kāi)進(jìn)一步的分析，由于這些獨(dú)立點(diǎn)數(shù)量存在著限制，所以也將其稱(chēng)之為是有限元。在實(shí)際計(jì)算的過(guò)程中，針對(duì)有限元的處理內(nèi)容，可以將其分為預(yù)處理、建模分析這兩個(gè)程序。通過(guò)有限元分析方法，對(duì)于船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模計(jì)算時(shí)，主要是在符合船體材料幾何、非線性變形的條件下，獲得船體能夠承受的載荷情況，并將所得到的結(jié)果設(shè)定為安全強(qiáng)度的基礎(chǔ)條件。然后，在利用這些內(nèi)容求出船體安全大小，以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)內(nèi)容，當(dāng)然，在執(zhí)行這個(gè)過(guò)程的時(shí)候，還應(yīng)該對(duì)數(shù)值建立模型的時(shí)間、代價(jià)做出合理的評(píng)估。在獲得離散點(diǎn)等待解答變量之后，可以借助插值的方法，將總體場(chǎng)函數(shù)的內(nèi)容進(jìn)行擬合，在對(duì)離散點(diǎn)進(jìn)行增多的過(guò)程中，可能會(huì)延長(zhǎng)求解的時(shí)間，所以也應(yīng)該增強(qiáng)模型計(jì)算的精準(zhǔn)度。

1.2建立模型要素

在對(duì)有限元這種方法進(jìn)行應(yīng)用的時(shí)候，需要正確認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)性的要求，也即是根據(jù)求變量的內(nèi)容，掌握相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容，確定受力荷載，并清楚理解有限元網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)坐標(biāo)信息。在利用這種方法進(jìn)行建模的時(shí)候，要按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容執(zhí)行：首先，要達(dá)到模型平衡的要求。在船體結(jié)構(gòu)總體，以及對(duì)獨(dú)立節(jié)點(diǎn)進(jìn)行受力分析的時(shí)候，要確保其處在一個(gè)靜態(tài)受力平衡的狀態(tài)；其次，建立模型時(shí)一定要掌握基礎(chǔ)性的要求。這項(xiàng)內(nèi)容包括有總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)要求、離散點(diǎn)單元的基本要求；最后，還應(yīng)該按照規(guī)律化的形式分布計(jì)算網(wǎng)格，根據(jù)應(yīng)力分散的實(shí)際性情況，就元點(diǎn)的受力特性，展開(kāi)更為詳細(xì)的論證。

2.船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算方法

2.1有限元模型

針對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算的時(shí)候，可以采取直接的計(jì)算方法，結(jié)合船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析內(nèi)容，根據(jù)有限元的結(jié)果展開(kāi)運(yùn)算。在具體實(shí)施的過(guò)程中，有限元分析法主要是由整體、部分這兩塊內(nèi)容構(gòu)成。在實(shí)際的應(yīng)用上，整體分析模型需要較大的計(jì)算量，但是其受力荷載等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)值的準(zhǔn)確度較高，并且所得到的結(jié)構(gòu)內(nèi)容，和真實(shí)水平比較接近；而采取部分分析模型的時(shí)候，其建立模型所需要的計(jì)算量相對(duì)較低，但是也存在著疏漏的問(wèn)題，尤其是在基礎(chǔ)要求下，其和總體內(nèi)容存在著誤差問(wèn)題。隨著船體結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜化，其整體尺寸也在不斷提升，研發(fā)新型船舶，勢(shì)必需要設(shè)計(jì)出更為新型的結(jié)構(gòu)類(lèi)型。

2.2建立模型要素

在建立模型的過(guò)程中，必須要對(duì)船體的工況展開(kāi)合理的計(jì)算。使用滿載、壓載的情況，對(duì)不同波浪狀態(tài)進(jìn)行考慮，并且在船體頂推形態(tài)中，還需要對(duì)船體的多種工況進(jìn)行考慮。在應(yīng)用計(jì)算模型的過(guò)程中，需要對(duì)貨物的壓力、船體的重量，以及弦外水壓力這些情況進(jìn)行考慮，利用不同的情況，選擇合理的荷載計(jì)算方法。還有，就是在應(yīng)用計(jì)算模型的時(shí)候，還需要對(duì)外力均衡調(diào)控的關(guān)系予以控制。由于在工作中，外部因素會(huì)造成多種突發(fā)情況，所以當(dāng)處在不均衡外力的狀態(tài)下，利用有限元計(jì)算方法，仍舊能夠?qū)Υw應(yīng)力、單位點(diǎn)位移的結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握。還有一點(diǎn)需要注意，在實(shí)際應(yīng)用中，由于外力存在著一定的差別，結(jié)果可能不是十分的準(zhǔn)確。

3.船體結(jié)構(gòu)安全問(wèn)題的分析

在船舶管理的問(wèn)題上，工作者需要對(duì)船體結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度的內(nèi)容給與高度重視，避免船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度產(chǎn)生意外，這也是確保船體結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。針對(duì)船體結(jié)構(gòu)安全方面的內(nèi)容，一定要重視結(jié)構(gòu)檢查工作，關(guān)注相應(yīng)的細(xì)節(jié)問(wèn)題，控制好頻次管理。

在檢查的過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)老化狀態(tài)，那么其腐蝕性超出限制的問(wèn)題也會(huì)逐漸的暴露出來(lái)，并且很難對(duì)其內(nèi)在原因進(jìn)行徹底的查明。所以工作人員在面對(duì)這方面的問(wèn)題時(shí)，一定要抱有高度敬業(yè)的精神，認(rèn)真執(zhí)行相關(guān)的檢查手段，及時(shí)發(fā)現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)方面存在的隱患，盡量做到防患于未然。當(dāng)然，在船舶管理上，船長(zhǎng)和大副應(yīng)該保持一致的看法，按照船體管理部門(mén)的規(guī)定，每次航前進(jìn)行一次船體檢查工作。

航次檢查的工作內(nèi)容，就是每個(gè)航次掃艙時(shí)期，都需要對(duì)艙內(nèi)的焊縫、板材、零件進(jìn)行細(xì)致的檢查。針對(duì)高邊柜的內(nèi)容，可以進(jìn)行抽樣調(diào)查，不超過(guò)半年，要覆蓋全部的高邊柜，并且所需要的涂水艙漆必須要進(jìn)行合理的保存。像針對(duì)艙口平面、甲板、圍板等容易腐蝕的部位，要定期地進(jìn)行巡檢，發(fā)現(xiàn)安全問(wèn)題，在第一時(shí)間做出處理。與此同時(shí)，船舶上的每一名工作人員，都需要樹(shù)立相應(yīng)的安全責(zé)任意識(shí)，船舶管理者要定期組織召開(kāi)安全培訓(xùn)會(huì)議，向工作人員就船體結(jié)構(gòu)的非正常情況進(jìn)行分析，引導(dǎo)工作人員參與到防范工作之中，就船體結(jié)構(gòu)巡查工作中發(fā)現(xiàn)的不良問(wèn)題，進(jìn)行及時(shí)有效的防范，確保船體的安全行駛。

結(jié)語(yǔ)

總而言之，在船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與安全問(wèn)題的研究上，工作人員應(yīng)該結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算內(nèi)容，進(jìn)行合理化的應(yīng)用，并結(jié)合實(shí)際情況，做出必要的創(chuàng)新。還有，針對(duì)安全問(wèn)題，需要對(duì)船舶展開(kāi)合理有效的管理，提升船舶的經(jīng)濟(jì)效益，盡可能延長(zhǎng)其使用年限，這樣在降低船舶安全事故發(fā)生率的同時(shí)，也可以為我國(guó)航海運(yùn)輸事業(yè)的發(fā)展，貢獻(xiàn)出一份力量。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：江蘇新?lián)P子造船有限公司）