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某LPG船在建造過程中，為了下水后安裝液罐的方便，在下水前，船體的中部貨艙段不安裝甲板和頂邊水艙，致使船體中段的剛度和強度都明顯削弱。顯然，以往把船體作為剛體處理的下水計算方法此時已不適用。采用有限元分析方法，把船體模擬成支承在彈性基礎(chǔ)上的彈性梁，應(yīng)用接觸單元的松弛模擬船體的下水進程，預(yù)報在滑行全過程中前支架反力和船體內(nèi)力(彎矩、切力)的變化，可發(fā)現(xiàn)在弱結(jié)構(gòu)形式下LPG船的下水強度明顯不足。為此，我們經(jīng)過數(shù)次調(diào)整下水方案，提出了在第3，4壓載艙加壓載水及在頂部進行適當加強的方案，并通過對該LPG船下水全過程中內(nèi)力最大的瞬間(滑行距離為112.75m時)進行一個艙段的三維強度分析，發(fā)現(xiàn)在船體頂部靠近艙壁處有應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此提出了相應(yīng)加強方案，以確保船體下水時的總縱強度和局部強度，最終經(jīng)濟、合理地解決了該類船下水強度不足的難題。
把船體視為變截面(變剛度)的彈性梁，并用有限元的梁單元進行模擬。在初始時刻(未開始下水時)，該船體梁從舶支架至娓支架由若干個彈性支座所支承，彈性支座系滑道對船體梁的支承。該支承可在墩木(墩木及下水橫梁)位置直接設(shè)置，也可由彈性基礎(chǔ)概念均勻設(shè)置。由物理概念可直接確定這些彈性支座具有只能承壓而不能受拉的功能，稱之為接觸元。下水前，船體梁僅受沿船長分布的重力和滑道墩木的支座反力作用。下水過程中，當艇部入水后，船體梁沿入水部分還作用有分布的浮力。船體梁重力及其分布是始終不變的，而浮力和支座反力及其分布卻隨滑程而變化，而且支座的個數(shù)也會隨著船體滑出船臺滑道末端而不斷變化。此時由于船體梁載重量分布和剛度分布的特點，船體梁可能會產(chǎn)生反彎曲現(xiàn)象，也即滑道上的部分船體梁會與滑道脫開，彈性支座對船體不起支承作用。
在本計算中就發(fā)生反彎曲現(xiàn)象，所以我們用接觸元描述支座的支承情況是十分合理、符合實際情況的。在應(yīng)用有限元法計算時，我們把初始位置到船體全浮的下滑過程分成若干次計算。在每次計算中要判斷有效的支座數(shù)，根據(jù)重力、浮力和支座反力相平衡的條件，確定實際平衡位形。正確計算每一滑程位置下船體梁的內(nèi)力和應(yīng)力分布、舷支架反力、浮力和浮力位置。從理論上講，每一次滑程增量越小越好，但實際計算中也無此必要，一般取5-10個肋距即可。當接近娓浮或全浮時，應(yīng)注意控制滑程增量，否則，可能會丟失船體梁應(yīng)力峰值出現(xiàn)的時刻。在計算中也可得到舶支架在整個下水過程中的反力變化。作為船體梁在下水時的總縱強度分析，可計算得到在下水每一滑程位置時沿船體梁的垂向彎矩、切力和應(yīng)力分布，同時還可給出在每一滑程位置時的舶支架反力。
為了保證計算精度和滑程控制的靈活性，船體梁離散時將每一個肋位都取作一個節(jié)點，把整個船體離散成216個節(jié)點和215個梁單元的等效彈性變截面梁。圖顯示了船體下水前在船臺上的位置和總體布置情況，其主要參數(shù)如下：前支架位置#186肋位處前支架至滑道末端距離202.3m，滑道末端水深滑道坡度3.0m0.05船體兩柱間長L=147.0m。由于船體在下水時艙內(nèi)液灌還未到位，因而甲板和頂邊水艙都不能安裝。這樣，船體中部貨艙段的剖面就顯得很弱。試算表明，其下水強度無法保證。為此，進行多種下水方案的探討，在盡可能簡化建造工藝，縮短建造周期的前提下選定了下述下水方案：(1)在貨艙段上部設(shè)置一縱通的箱形加強結(jié)構(gòu)；(2)在第3，4兩個壓載艙內(nèi)裝滿壓載水。圖給出了增設(shè)加強結(jié)構(gòu)后的中部剖面。當船體下滑至昵部入水后，浮力逐步增加且浮心前移，浮力是根據(jù)船體浸水深度，按邦金曲線算得的。由于船體浸水部分隨下水過程不斷變化，計算浮力分布顯得十分繁瑣。在計算程序中專門編制了相關(guān)程序，自動算出每一滑程的浮力分布并化成等效節(jié)點力施加到船體梁上。
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