船體總縱強(qiáng)度分析中波浪非線性載荷的計(jì)算研究.pdf

1、波浪載荷是船體結(jié)構(gòu)總縱強(qiáng)度校核當(dāng)中的關(guān)鍵性載荷。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)船型，船級(jí)社在入級(jí)規(guī)范給出了總縱強(qiáng)度校核時(shí)波浪載荷設(shè)計(jì)值的計(jì)算公式和對(duì)應(yīng)的許用衡準(zhǔn)。對(duì)于非常規(guī)船型，波浪載荷則需要通過(guò)水動(dòng)力直接計(jì)算的方法進(jìn)行。目前，使用基于頻域線性算法計(jì)算波浪載荷的頻率響應(yīng)函數(shù)并配合法譜分析計(jì)算波浪載荷設(shè)計(jì)值的線性方法，在非常規(guī)船型波浪載荷直接計(jì)算中應(yīng)用最為普遍，是各船級(jí)社所推薦的波浪載荷設(shè)計(jì)值的直接計(jì)算方法。但是，由于使用頻域線性算法不能考慮波浪載荷的非線性效

2、應(yīng)，對(duì)于小方形系數(shù)船舶進(jìn)行載荷計(jì)算時(shí)將產(chǎn)生較大的誤差。尤其在波浪載荷設(shè)計(jì)值的預(yù)報(bào)上，由于波浪載荷設(shè)計(jì)值發(fā)生在海浪波幅較大的情況下，此時(shí)波浪載荷的非線性效應(yīng)非常顯著，線性算法計(jì)算的波浪載荷設(shè)計(jì)值與實(shí)際情況有很大的偏差。在這種情況下應(yīng)采用時(shí)域非線性算法對(duì)波浪載荷進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對(duì)波浪載荷的設(shè)計(jì)值進(jìn)行預(yù)報(bào)。針對(duì)這一情況，本文研究了船體總縱強(qiáng)度校核當(dāng)中波浪載荷的非線性計(jì)算方法，主要完成的工作和結(jié)論有：
　?。?）對(duì)確定波浪載

3、荷設(shè)計(jì)值的規(guī)范公式、坦谷波法、頻域線性算法和時(shí)域非線性算法的原理進(jìn)行了對(duì)比和分析，說(shuō)明在計(jì)算船艏外飄明顯，且舷側(cè)不與靜水面垂直的小方形系數(shù)船舶時(shí)，應(yīng)使用時(shí)域非線性算法。
　?。?）以一艘方形系數(shù)Cb=0.52的高速船為研究對(duì)象，以船舯剖面波浪彎矩為例，使用頻域線性算法計(jì)算了載荷的頻率響應(yīng)函數(shù)，并通過(guò)譜分析方法進(jìn)行了載荷設(shè)計(jì)值的長(zhǎng)期預(yù)報(bào)；使用時(shí)域非線性計(jì)算的方法對(duì)船體在隨機(jī)波浪之下的載荷響應(yīng)進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)值計(jì)算，使用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法

4、對(duì)彎矩值進(jìn)行了采樣和分布擬合，確定了計(jì)及非線性效應(yīng)的波浪彎矩設(shè)計(jì)值。
　?。?）提出利用等效設(shè)計(jì)波法對(duì)非線性波浪載荷時(shí)域計(jì)算的簡(jiǎn)化方法——“非線性設(shè)計(jì)波法”，給出了設(shè)計(jì)波參數(shù)的選取辦法，使用“非線性設(shè)計(jì)波”計(jì)算了波浪載荷的設(shè)計(jì)值，與隨機(jī)波浪下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果吻合較好。
　?。?）使用全船結(jié)構(gòu)直接計(jì)算的方法，給出了使用“非線性設(shè)計(jì)波”法進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核的過(guò)程，包括：全船結(jié)構(gòu)有限元模型的建模要求，邊界條件與載荷施加