搁置脚载荷作用下的甲板结构分析

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随着军事的发展,通过舰船进行快速运输各种武器设备等在当今军事战斗中显得格外重要,不同的设备通过不同的方式作用在舰船甲板上,其中某些大型特种设备通过几个金属制成的搁置脚作用在舰船甲板上,每个搁置脚上承受的重量很大,准确地分析其对甲板各结构的作用,对合理设计搁置脚载荷下的甲板结构非常重要。  金属搁置脚对甲板结构的作用不同于汽车轮印,也不能简单地通过均布载荷进行分析计算,由于其涉及到刚度的影响,不同刚度区域承受的力不同,刚度大的纵骨和强横梁等结构处受到的接触力明显大于甲板板处的接触力,所以必须通过非线性接触计算。目前来说,针对这种载荷下的甲板结构研究很少,而且船级社等也没有相关规范,所以对船舶非线性接触计算的研究显得非常必要。  本文首先对非线性接触计算的相关结构建模、载荷大小、计算中接触面选取等进行研究,接着分章节分别通过ABAQUS软件对甲板纵骨、甲板板进行多种工况的非线性接触计算,并在接触力信息的整理得到接触力规律的基础上,提出相应结构的载荷计算公式,最后与 patran/nastran线弹性计算结果比较验证计算思路和计算公式的准确性,并给出相应的简化计算方法以指导甲板各结构在搁置脚载荷作用下的结构计算。最后本文通过非线性接触计算和线弹性计算,并结合等效的方法,得出了强横梁在搁置脚作用下所受载荷的相关规律。  通过对搁置脚作用下的甲板结构分析表明,当搁置脚长度与甲板纵骨跨长相当时,纵骨和甲板板的接触力可以通过三力平衡计算。对于纵骨来说来说,当搁置脚前端跨过2/3强横梁间距时,是纵骨计算的最危险工况,对于甲板板计算来说,搁置脚前端离强横梁1/3纵骨间距时,这时不受边界的影响,是甲板板计算的最危险工况。对于甲板纵骨和甲板板的接触力计算可以通过首先确定强横梁处接触力,然后通过力的平衡得到前后两处接触力结果。当甲板跨长比较大时,这时,搁置脚作用在强横梁之间是纵骨和甲板板的最危险工况,且可以通过相应公式计算接触力。对于强横梁来说,可以通过位移等效进行强横梁载荷计算。在纵向,搁置脚在强横梁中间时,在横向,搁置脚在甲板纵骨之间时,强横梁受力最大,且强横梁间距越大,作用在强横梁的力也越大。
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