【推薦】“負重遠航”有賴筋骨強大

點擊藍字

關注我們

編者按

現代海上戰爭物資消耗巨大，後勤保障任務更加艱鉅。軍事裝備呈現大型化、重型化發展趨勢。在大型艦船上，甲板通常會裝載作戰物資、輪式車輛、履帶式車輛、氣墊船、登陸艇，因此，在艦船“負重”遂行任務情況下，確保甲板結構的安全具有重要的意義。國內學者對輪印載荷作用下的甲板結構有較多研究，一般將作用在甲板上的輪印載荷視爲接觸面積內的均布壓力來處理，但對於大型裝備由擱置腳承重時的甲板結構強度研究較少。此時，裝備存在承重大、與甲板之間的非線性接觸複雜、接觸面積較大以及其他因素的影響，在計算時不能將擱置腳載荷等效爲均布壓力來處理。

上海交通大學王德禹教授帶領的團隊以某大型裝備擱置腳爲研究對象，對甲板進行了非線性接觸分析，採用實驗驗證與數值分析，研究了擱置腳載荷的作用特徵，並提出了簡化計算方法，對載荷作用下的甲板結構強度計算和校覈具有較好的實用性。

——李勇羣

www.ship-research.com 《中國艦船研究》2018年第13卷第5期

全文閱讀地址

擱置腳載荷作用下的甲板壓力分佈特徵實驗和數值分析

熊羣飛, 徐志亭, 王福花, 王德禹

中國艦船研究，2018,13（5）：10-17

論文主要內容

1）採用非線性接觸方法分析擱置腳作用在板格上時甲板的壓力分佈特徵，以找到甲板板應力最大時擱置腳的作用位置。建立擱置腳和甲板的有限元模型，對5種工況進行計算。

隱去頂板的擱置腳模型

工況3示意圖（隱去甲板）

工況3接觸壓力分佈圖

2）根據有限元分析的結果，設計一個縮尺模型試驗裝置，以進行甲板壓力分佈試驗，並對數值計算結果進行驗證和修訂。

甲板模型和擱置腳試驗模型

試驗測得的壓力結果與有限元方法計算的結果總體上能夠對應，但實際擱置腳和艦船甲板不可避免地會有各種變形，試驗的接觸力分佈特徵比有限元更爲接近實際情況。而且由於試驗的接觸面積很大，載荷也很大，故小於10MPa的接觸壓力結果是可以接受。

3）簡化計算方法。根據擱置腳作用在甲板上的壓力分佈特徵，將擱置腳載荷簡化爲類似於其他普通輪式車輛的輪印載荷，從而將高度非線性的接觸計算轉化爲線彈性計算，簡化了甲板板的計算校覈過程，以用於設計初期的結構應力估算。

論文結論

1) 試驗和數值計算得到的擱置腳與甲板的接觸力規律基本一致，但應用有限元法計算得到的接觸力分佈更爲集中，試驗表明擱置腳前端的接觸面積大於有限元計算得到的面積。

2) 接觸力將主要集中分佈在強橫樑處和擱置腳前端，其中擱置腳前端兩側塊狀區域內的接觸力使甲板板具有較大的應力，前端的接觸合力約佔總載荷的25%。

3) 簡化計算結果與接觸計算吻合的較好，對此類甲板的板厚設計和強度計算具有一定參考價值。

王德禹

王德禹，1963年生，現任上海交通大學船舶與海洋工程結構力學教授、博士生導師。還擔任ISSC委員、中國船舶力學委員會委員、上海振動工程學會理事、中國船級社技術委員會海洋工程分委會委員。主要從事船舶與海洋工程結構力學、航天器結構力學方面的教學與科研，主要研究方向爲結構動力學、計算結構力學結構優化以及船舶數字化設計等。發表SCI論文40餘篇。

熊羣飛

熊羣飛，1993年生，上海交通大學船舶與海洋工程專業碩士生，主要研究方向爲船舶甲板接觸計算等。

“

[1] 曾鳴, 王福花, 王德禹. 氣墊船着陸墊與車輛甲板之間的非線性接觸分析[J]. 中國艦船研究, 2006, 1(3): 58-61.

ZENG M, WANG F H, WANG D Y. The non-linear analysis of the contact problem between the hovercraft cushion and the vehicle decks[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2006, 1(3): 58-61 (in Chinese).

[2] 鄭祖園，王德禹. UR-S11A對集裝箱船直接強度的影響［J］. 中國艦船研究，2016,11(4):44-50.

ZHENG Z Y，WANG D Y. Analysis of the direct strength of container ships according to UR-S11A［J］. Chinese Journal of Ship Research，2016,11(4):44-50：44-50 (in Chinese).

[3]陸亞兵，王德禹. 雙向受壓裂紋板剩餘極限強度分析［J］. 中國艦船研究，2017，12（5）：75-83.

LU Y B，WANG D Y. Assessment of residual ultimate strength of cracked plates under biaxial compression［J］.Chinese Journal of Ship Research，2017,12(5):75-83 (in Chinese).

[4]陳益平，張勇.載運履帶式車輛裝備的船舶局部強度校覈[J].中國艦船研究,2018.13(5):25-31.

CHEN Y P,ZHANG Y. Local strength checking of ships for loading of tracked vehicles[J] Chinese Journal of Ship Research，2018.13(5):25-31 (in Chinese).

摘要和全文鏈接

摘要及PDF下載地址: https://www.ship-research.com/CN/Y2018/V13/I5/10

電腦端全文閱讀地址: https://html.rhhz.net/ ZGJCYJ/html/2018-5-10.htm或點擊底部“閱讀原文”

《中國艦船研究》2018年第13卷第5期在www.ship-research.com以及中國艦船研究微信公衆號上發佈，可在電腦端及微信訂閱號中瀏覽全文。微信專題精選部分文章重點推送。

（點擊標題，查看2018年往期精彩推薦）

“黑金”“復材”一相逢，便勝卻“破片”無數

“骨骼清奇”的鋼鐵戰艦, 是怎樣煉成的？

PK艦船設計方案，“雲重心”幫你萬里挑一

航母Style之“刀尖上的舞蹈”

接觸爆炸怎麼防？夾芯結構來擔當