HCSR直接计算船体梁载荷研究

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2006年4月,国际船级社协会(IACS)颁布了双壳油轮和散货船的《共同结构规范》(CSR),但这是两份相互独立的规范,在载荷、描述性规范要求、有限元分析要求、屈曲强度要求、疲劳强度要求等方面存在一定的技术差异。为了消除这些技术差异,IACS从2008年开始陆续成立专项工作组,对共同结构规范进行研究,按国际海事组织(IMO)目标型船舶建造标准(GBS)要求,编写了《共同结构规范(协调版)》(HCSR),并于2012年7月1日正式发布该规范草稿,供工业界讨论。HCSR在结构强度方面的要求不低于CSR。与CSR相比,HCSR除了对上述差异进行协调外,还根据GBS要求补充了剩余强度、结构冗余度、人为因素等新内容,规范内容也更全面,更加强调计算分析的作用。结构强度有限元直接计算分析(以下简称“直接计算”),作为评估船舶结构强度的重要方式之一,越来越受到业界重视。在CSR和HCSR中,直接计算占据重要地位。相比CSR,HCSR对直接计算范围要求更广,不仅对船中货舱区域有要求,还对船中靠首货舱、船中靠尾货舱、最首货舱和最尾货舱有要求。基本上是除艉尖舱和上层建筑之外,整个船体结构均需建模计算,直接计算的重要性可见一斑。船体梁载荷是HCSR直接计算部分的重要内容之一。它和货物压力、水动压力、空船结构重量等局部载荷一道,组成HCSR直接计算载荷。能否正确考虑船体梁载荷,关系到直接计算的成败。在舱段结构直接计算中,考虑船体梁载荷的目的是计入舱段以外结构对目标舱段的载荷影响。在HCSR中,通过船体梁载荷调整,确保目标位置的船体梁载荷达到目标值。本文以HCSR直接计算船体梁载荷为研究对象,对船体梁载荷计算及调整的相关内容进行了梳理,并对其中若干问题进行了探讨和研究,具体包括:局部载荷产生的船体梁载荷计算、纵向节点力对船体梁载荷的影响、扭矩调整值的施加位置、扭矩计算参考位置和扭矩调整的必要性。通过本文工作,笔者对HCSR直接计算有了全面的了解和掌握,对直接计算船体梁载荷相关内容有一定深度的理解,并在有些问题上取得一些有用成果,可为以后相关研究和规范的修订提供参考。
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