6 520 TEU集裝箱船船體溫度變形

紀 瑋， 陳 震， 杜金緯

(上海交通大學 海洋工程國家重點實驗室， 上海 200240)

0 引 言

在船舶建造過程中，船體質量、焊縫收縮、溫差等因素通常會使船體產生變形。過大的船體變形會導致軸系校中不準，產生振動噪聲，影響推進效率[1-2]。繪制船舶水線時須考慮變形引起的船舶基線變化，否則可能導致水尺勘劃不準確，影響船舶排水量、穩性等靜水力性能[3-4]。過大的船體變形甚至還會造成船體構件因受力過大而發生屈服破壞。因此，在船舶設計和建造過程中，準確預估船體變形大小并采取有效的控制措施是保障船舶建造質量和安全的重要方面。

溫度是引起船體變形的重要因素，當船舶處于有溫差的環境中時，船體剖面內非線性的溫度分布會使船體梁發生溫度彎曲變形。日照溫度變化使船體結構的不同部分迅速產生不均勻的溫度分布，在很短時間內形成相當大的溫差，從而產生很大的溫度變形[5]。在估算船體變形時，日照溫度變化是一項不能忽視的重要因素。

以某6 520 TEU集裝箱船為例，基于二維穩態熱傳導和薄壁梁理論，計算船體剖面內的溫度分布和船體梁變形，討論中國不同區域和季節的船體溫度變形大小和特點，并分析日照因素對船體變形的影響。

1 研究方法

船體溫度變形可采用三維有限元方法進行求解[6]，建立船體結構有限元模型，根據環境溫度條件和熱源輸入，計算船體結構的溫度分布和應力變形。三維有限元法的求解精確度高，但由于建模過程繁瑣、所需參數較多等，難以實現快速預估船體變形大小，因此并不適用于船舶設計初期。……