船体结构应力集中分析与光弹性试验

摘要

本文在MSC.Patran 中建立了该舰尾部分段的详细有限元模型，并应用MSC.Natran 分析计算，给出尾部分段整体应力分布状况，分别对比分析了上层建筑端部过渡和舷侧开口的两种设计方案，并计算了上甲板开口、上层建筑端部及舷侧大开口处应力值及应力集中系数。研究应力集中时，由于基准应力选择的不同会得出不同的应集中系数，不便于研究结果的交流利用，目前没有一个统一的选择标准。本文提出了一种应力集中系数的定义方法。本文还介绍了一种基于PCL 语言和ses 文件实现参数化建模与分析的方法，通过修改ses 文件开发建模程序。应用场函数模拟压力施加载荷，避免了传统加载方法需将压力作用面分离出来的麻烦。此外，文中采用加载外部工具的方法将PCL 开发环境与Microsoft Visual C++ 6.0 编辑器集成，提高了程序开发效率。最后，在MSC.Patran 平台上开发了PCL 应用程序，用参数化建模与分析的方法研究梁腹板开孔问题。对框架和舱壁两种模型计算结果的对比分析发现，边舱横舱壁对横梁强度的贡献不大。在此基础上，在框架模型中研究了开孔大小对梁强度的影响，梁根部开孔的可能性以及根部开孔大小对横梁应力分布的影响等问题，得出了一些对船舶设计有参考价值的结果。