[发明专利]一种船台下水船舶底部结构局部强度的确定方法

权利要求书

1.一种船台下水船舶底部结构局部强度的确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步将船舶整体结构简化成一根沿船长方向的变截面薄壁梁，并在支墩位置受垂向弹性支撑；

在船台下滑过程中选取一系列滑行位置为工况，获取各支墩处船体结构承受的支墩支反力值，确定结构各受力极值位置；

第二步对受力极值位置处结构进行局部三维有限元模型强度分析，确定各区域的结构强度。

2.根据权利要求1所述船台下水船舶底部结构局部强度的确定方法，其特征在于，步骤一的具体过程为：

S11）根据除船舶尾部区域外各支墩沿船长方向等间距设置的条件，从艏至艉沿船长方向分别取每两个支墩之间的一段船体结构，将每一段船体结构近似为从前到后剖面特性相同的平直结构；计算出各段船体结构剖面特性，包括：横截面面积、垂向惯性矩、水平方向惯性矩、垂向剪切强度、、剖面高度、、剖面宽度及中和轴位置；

依据各段船体结构剖面特性，建立整体船体梁模型；模型由若干段梁单元组成，每段梁单元代表两个支墩之间的一段船体结构；梁单元属性根据前面计算的各段船体结构剖面特性确定；各梁单元沿船长方向首尾相互连接，连接节点在各支墩位置；

S12）计算支墩处弹性刚度：根据船体结构及支墩均左右对称的情况，将船体结构简化为单根薄壁梁，支墩处刚度由船体结构刚度K2串联支墩刚度K1组成；根据公式K1=EA/L计算底部支墩刚度，其中，K1为支墩刚度，E为松木材性系数，A为支墩横截面积，L为支墩高度；

在船体结构三维有限元模型底部支墩位置施加单位点载荷，读取各处变形值，计算底部结构刚度K2；建立艏部支架区域结构的有限元模型；刚度K2=P/dy,P为单位点载荷值，dy为局部有限元模型上读取的该处结构变形值；用公式1/K=1/K1+1/K2合并支墩和结构刚度，求出刚度K用作底部支墩处支撑刚度；

建模时采用固定长度梁单元模拟支墩处支撑条件，梁单元垂直船台基面，上部与船体梁单元模型节点连接，下部刚固；根据求得的刚度K计算各梁单元截面积，即A=KL/E，E为钢材材性系数；根据各截面积A确定模拟支墩处支撑条件的各垂向梁单元的横截面积。

S13）统计得到船舶结构和设备重量沿船长方向的分布；将其按节点间距汇总转化成节点力，从艏到艉施加在船体梁模型各节点上；从船体入水到全浮，选取下滑过程中一系列滑行位置（见S14描述），每个滑行位置为一个计算工况，分别计算各工况浮力载荷，包括浮力值和浮心位置；

S14）采用多位置静态计算方法模拟动态下水分析；支墩反力极值通常出现在横舱壁或底部肋板等船体强结构位置，依次选择一系列这样的滑行位置，从船首到船尾依次考查每个横舱壁或肋板处底部结构受力状况；既横舱壁或肋板下支墩及其后部支墩尚存，仍起支撑作用，而该处向前区域支墩均脱离滑道失去对船体支撑作用。每一个滑行位置作为一个计算工况，按各计算工况，分别在船体梁模型上施加重力载荷，浮力载荷，并根据各工况所处的滑行位置及支墩脱离状况确定支墩支撑条件。分工况获得底部结构支墩处支反力值，找出各结构受力极值区域。

3.根据权利要求1所述船台下水船舶底部结构局部强度的确定方法，其特征在于，步骤二的具体过程为：

S21）在各结构受力极值区域建立局部三维有限元模型；用新建立的模型重新计算支墩位置结构刚度，采用新刚度重新做全船船体梁分析；重新获得底部结构支墩处支反力值；

S22）在局部模型底部支墩位置施加支墩反力进行模型计算；算出结构应力分布情况。

4.根据权利要求3所述船台下水船舶底部结构局部强度的确定方法，其特征在于，根据步骤S22算出的情况，确定强度不足区域。