船體結構強度與安全問題分析

汪 偉

（上海華潤大東船務工程有限公司，上海 202155）

船體結構強度與安全問題分析

汪 偉

（上海華潤大東船務工程有限公司，上海 202155）

本文主要對船體結構強度和安全問題進行了詳細的分析，主要目的是為了給船體安全方面提供相應的理論保證，減少船體安全事故發生，增加其使用年限。

船體；結構強度；安全問題

船體結構強度分析這項工作關系到大量技術參數和影響因素，屬于一個十分繁瑣的流程。其最終目標就是要解決船體在具體承受水平下安全以及穩定方面的問題。并且還要確保其支出的經濟費用能夠承受，或者是最低的條件。使用之前船體尺寸設計計算方式，既無法達到理論計算與真實條件統一，還造成船體整個設計工作和方式復雜混亂。因此，采取有限元法和基于有限元分析法前提條件下去計算，能夠給船體結構設計以及計算方面提供極大的方便。因此，下面將進一步分析船體結構強度和安全問題。

1 船體結構強度有限元分析方法

1.1 基本理論

這里所說的有限元分析方式是利用把整個或者部分船體結構離散成為獨立單一的點模型，然后對其結構進行分析的一種方式，因為其獨立點數量存在限制，所以將其叫做有限元。我們將運用總體物力模型得到的方程在所有符合要求的點上面進行運用，就能夠產生一個使用線性方程組進行解答的計算模型。在具體計算的時候，有限元的重點處理步驟可以分成預處理以及建模分析兩個程序。通過有限元分析法對于船體結構實施建立模型計算這個技術程序是，在完全符合船體材料幾何以及非線性變形條件下，能夠獲得船體承受力荷載情況下的變形直到破損的全過程，可以根據得到的結果獲取到全體安全強度基礎條件。之后再求出全體安全大小以及結構設計。并且，一定要充分思考數值建立模型時間的代價和科學的方式。在獲得離散點等待解答變量之后，就應該使用插值計算的方式把總體場函數實施擬合以及插值。并且，想要增多離散點一定會造成模型計算量以及求解時間的延長，但是這個時候也要加強模型計算的精確程度，離散解持續接近標準解。

1.2 模型建立的要素

使用有限元這種方法數據要求是，等待求變量掌控數據和船體材料已經得到的參數，受力荷載規定，有限元網絡點坐標信息等。并且使用這種方法建立模型一定要按照相應的標準進行。首先，模型平衡要求，在船體結構總體以及獨立節點受力分析過程中一定要保證靜態受力均衡。其次，建立模型一定要擁有基本要求，包含總體結構基本要求和離散點單元的基本要求。最后，對于計算網格的分布必須要根據整體規律，應力分散的實際情況，但元點受力特性，還有詳細的準確程度要求。

2 船體結構強度直接計算方式

2.1 有限元模型

采取直接計算這種方式對于船體結構強度實施分析，要求必須要根據有限元的一些結果。有限元分析法主要由部分和整體分析模型構成，使用整體分析模型建立模型計算量巨大，但是其受力荷載以及波浪條件還有基本要求下的數據值相對精確，得到的結構和真實水平幾乎一樣。采取部分分析模型建立模型計算量相對較小，但是具有一定的不足之處，特別是在基礎要求下獲得的結果在總體上存在較大誤差。由于船體結構設計不斷朝著復雜化發展，尺寸持續加大，不斷研發出新的船型，因此，還要不斷研究新型結構設計方式。

2.2 模型建立的要素

要求模型建立必須要計算船體工況，使用滿載以及壓載情況，靜水與中拱波浪，還有中垂波浪這三種弦外水情況，還有船體頂推形態這些條件計算出船體的多種工況。并且在計算模型的過程中必須要對貨物壓力和船體重量以及推頂力和弦外水壓力這些不一樣的情況，使用對應的方式對其荷載計算問題進行解決。同時，計算模型不僅要控制好外力均衡調控的關系。因為多方面因素造成的影響，就算是在多種不均衡外力和慣性釋放作用這些情況下，使用有限元計算方式依然能夠獲得船體應力和單位點位移的結果。但是因為受到的外力存在差別，結果不是十分準確。還要針對相關強度要求確定處理板單元形中心地方的中面和軸心應力最大使用值方面的問題。

3 船體結構安全問題

要求船體管理工作者一定要對船體結構以及強度方面給予高度關注。加強船體結構強度第一這個認識。由于針對船體來講，穩定方面的問題并不是特別重要，但是結構強度問題卻需要我們時刻關注。船體穩定性較差，應該針對其非正常的現象，及時的找出并且采取有效的方式調整，最多只是導致險情出現，而船體結構強度只要產生問題，那么很有可能在毫無察覺的情況下出現毀滅性的災難，針對船體結構安全方面一定要給予高度的關注，并且一定要注重船體結構檢查，確保做好細節以及頻次工作。

船體結構設置老化疲勞超出限制，腐蝕性超出限制等一系列的問題已經逐漸凸顯出來，并且很難找出問題，一定要拿出高度敬業的精神，認真有效的檢查方式，才可以及時的找出船體結構方面存在的問題和安全隱患，這樣才能夠做到防患于未然。還有要確保船長和大副二者之間保持相同的意見，把船體管理部門規定的半年進行一次船體檢查工作變成每次航前檢查，以及隨時檢查這種模式。

這里所說的航次檢查就是每個航次掃艙時期均需要對各種艙中的板材和零件以及焊縫，還有管路以及人孔這些實施一次總體的近距離檢查。高邊柜里面檢查的各個重載航次要著重進行抽樣檢查，不超過半年一定要覆蓋全部高邊柜，并且所需涂水艙漆的必須涂好。而隨時檢查，也就是船長和大副每天巡查加班的過程中形成的檢查良好習慣，具有針對性的把視線放到舷內主甲板和上面那些應力聚集、容易腐蝕的地方。例如，艙口平面和圍板以及甲板等。除此之外，還要給所有工作人員講解船體結構非正常現象的情況，鼓勵工作人員一起防范，采取上面的安全防范對策，能夠有效解決全體結構安全方面的問題，確保船體的正常行駛。

4 結語

通過本文對船體結構強度和安全問題的進一步分析和闡述，使我們了解到船體結構、強度問題需要船員和船東的共同努力，同時也需要物料、油漆、航運等主管的共同關注和支持。船體的磨損、老化、承受外力等不可避免，但只要船舶管理得當，就可以避免、減少、防止和延緩船舶的磨損、老化和損壞，從而保障船、貨、人的安全，延長船舶的使用壽命，充分獲得船舶應有的經濟效益和社會效益。因此，希望通過本文對船體結構強度和安全問題的闡述，能夠給船體結構強度和安全方面提供一定的參考和幫助，進而確保船體能夠在安全的狀態下行駛，減少安全事故的發生，增加船體使用的時間。

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