船舶艙口蓋強(qiáng)度有限元分析方法與設(shè)計(jì)優(yōu)化

李輝程

(中國(guó)船級(jí)社福州分社， 福建 福州 350008)

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船舶艙口蓋強(qiáng)度有限元分析方法與設(shè)計(jì)優(yōu)化

李輝程

(中國(guó)船級(jí)社福州分社， 福建 福州 350008)

摘要該文深入介紹了船舶艙口蓋強(qiáng)度的有限元分析方法，并進(jìn)一步探討了利用該方法對(duì)艙蓋結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的主要步驟和關(guān)鍵問題。最后通過對(duì)一艘多用途集裝箱船的艙蓋強(qiáng)度進(jìn)行有限元計(jì)算分析，驗(yàn)證了文中觀點(diǎn)的正確性，進(jìn)而得出了一些有用的觀點(diǎn)和經(jīng)驗(yàn)以供設(shè)計(jì)者參考借鑒。

關(guān)鍵詞艙口蓋強(qiáng)度有限元設(shè)計(jì)優(yōu)化

0前言

艙口蓋是船舶貨艙開口的關(guān)閉裝置，肩負(fù)著密封艙口、保護(hù)貨物和支撐平臺(tái)的重要作用。由于在船舶營(yíng)運(yùn)過程中，艙口蓋將承受貨物和甲板上浪等外部載荷，這就要求其必須具有足夠的強(qiáng)度，鑒于此，各大船級(jí)社規(guī)范都對(duì)船舶艙口蓋的強(qiáng)度校核提出了計(jì)算要求。近些年來(lái)，隨著艙蓋設(shè)計(jì)技術(shù)和構(gòu)造形式的變化，原有的經(jīng)驗(yàn)公式和簡(jiǎn)單計(jì)算方法已經(jīng)無(wú)法滿足艙蓋設(shè)計(jì)的發(fā)展，而有限元計(jì)算方法由于其可以方便地處理較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，且計(jì)算結(jié)果直觀，精度較高，在艙蓋的設(shè)計(jì)中能有效地控制重量，優(yōu)化結(jié)構(gòu)，因此得到了廣泛運(yùn)用。

本文基于CCS《國(guó)內(nèi)航行海船建造規(guī)范2012》[1]中關(guān)于船舶艙蓋強(qiáng)度計(jì)算的要求，介紹了艙蓋有限元計(jì)算的流程，并結(jié)合實(shí)船算例，探討了船舶艙蓋設(shè)計(jì)優(yōu)化的方法。

1有限元分析方法

1.1有限元模型

有限元模型的建立應(yīng)基于結(jié)構(gòu)的形式。艙蓋一般采用縱橫結(jié)構(gòu)形式，以縱骨架式的艙蓋為例，其艙蓋載荷作用于頂板，主要由縱骨承受并傳遞到強(qiáng)橫梁上，強(qiáng)橫梁再通過強(qiáng)縱桁傳遞到兩端支撐結(jié)構(gòu)，最后將力傳遞到甲板艙口圍上。

本文使用大型有限元軟件MSC.Patran建立模型，建模原則根據(jù)CCS《國(guó)內(nèi)航行海船建造規(guī)范2012》關(guān)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度直接計(jì)算的要求進(jìn)行。三維有限元模型應(yīng)能夠準(zhǔn)確描述艙蓋的幾何形狀，模型中所有的板，包括強(qiáng)橫梁和強(qiáng)縱桁的腹板和面板，應(yīng)采用板單元模擬，并盡量減少使用三角形單元，特別是在結(jié)構(gòu)應(yīng)力集中區(qū)域避免采用三角形單元，橫梁和縱骨等普通扶強(qiáng)材一般使用梁?jiǎn)卧M。模型網(wǎng)格的大小應(yīng)根據(jù)普通扶強(qiáng)材的間距來(lái)確定，盡量采用比較方正的單元模擬，強(qiáng)橫梁和強(qiáng)縱桁等主要支撐構(gòu)件的腹板在高度方向上應(yīng)至少分布3個(gè)單元，板單元的長(zhǎng)寬比不得大于3∶1。

1.2邊界條件

邊界條件的設(shè)置對(duì)計(jì)算結(jié)果有很大的影響，應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作情況來(lái)合理地確定有限元模型的邊界。因?yàn)榕摽谏w是放置于艙口圍板之上，由支撐塊、限位塊和鎖緊裝置對(duì)其進(jìn)行固定，所以邊界條件應(yīng)根據(jù)這些裝置的布置情況對(duì)艙蓋模型施加約束。一般情況下，按照船體坐標(biāo)系，支撐塊處應(yīng)約束Z方向的線位移，橫向限位塊應(yīng)約束Y方向的線位移，縱向限位塊應(yīng)約束X方向的線位移。當(dāng)然，在艙蓋的設(shè)計(jì)中，限位支撐裝置往往會(huì)出現(xiàn)縱橫向限位塊或者支撐塊兼限位塊等情況，這就要按照實(shí)際情況對(duì)艙蓋施加以上三種約束的組合。

有一些設(shè)計(jì)人員在艙蓋強(qiáng)度計(jì)算中，將整個(gè)艙蓋的側(cè)板下沿都施加了Z方向約束，這會(huì)使計(jì)算結(jié)果的應(yīng)力水平偏小，特別是在支撐塊處的應(yīng)力下降得特別明顯，從而使結(jié)果更容易符合規(guī)范的要求。然而，這種邊界條件的設(shè)置實(shí)際上是不正確的，也不符合艙蓋工作的原理。一般情況下，艙蓋的風(fēng)雨密是通過安裝在其側(cè)板下沿的橡膠圈與艙口圍的接觸來(lái)保持固定，橡膠圈在彈性范圍內(nèi)受到彈性力擠壓以確保艙蓋與艙口圍間無(wú)間隙，這個(gè)擠壓力不能太大，否則橡膠圈在艙蓋的擠壓力作用下會(huì)受到破壞而失效，因此設(shè)計(jì)過程中，要求艙蓋的支撐由支撐塊來(lái)承擔(dān)。實(shí)際上，相對(duì)于支撐塊的支撐力作用，橡膠圈處的彈性力很小，可以忽略不計(jì)，所以有限元模型的Z方向約束應(yīng)僅施加在支撐塊位置處。

1.3載荷

艙蓋有限元計(jì)算的載荷一般包括均布載荷和集中載荷。以普通集裝箱船艙蓋為例，一般應(yīng)計(jì)算風(fēng)雨載荷工況和集裝箱載荷工況。其中風(fēng)雨載荷根據(jù)規(guī)范要求值，以均布載荷的方式施加在艙蓋頂板上；集裝箱載荷根據(jù)集裝箱布置情況以集中力的方式施加在集裝箱箱角位置，其大小應(yīng)根據(jù)艙蓋的設(shè)計(jì)許用堆重和箱角布置情況來(lái)確定。

1.4強(qiáng)度衡準(zhǔn)

艙蓋有限元計(jì)算的結(jié)果一般應(yīng)校核單元的彎曲正應(yīng)力、剪切應(yīng)力和撓度。以CCS《國(guó)內(nèi)航行海船建造規(guī)范2012》的要求為例，其強(qiáng)度衡準(zhǔn)如表1所示。

表1　艙蓋強(qiáng)度衡準(zhǔn)

表中：Rm為材料的抗拉強(qiáng)度，N/mm2；ReH為材料的屈服應(yīng)力，N/mm2；l0為艙口蓋扶強(qiáng)材的跨距，m。

2優(yōu)化方法

2.1理論與分析

要在艙蓋強(qiáng)度有限元計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，不但要求設(shè)計(jì)者要掌握艙蓋強(qiáng)度有限元計(jì)算的基本流程，更要了解結(jié)構(gòu)計(jì)算的基本理論，并學(xué)會(huì)對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析。

船舶艙蓋的強(qiáng)度計(jì)算是以梁理論為基礎(chǔ)的，根據(jù)艙蓋計(jì)算的簡(jiǎn)化力學(xué)模型可知，其結(jié)構(gòu)和載荷最終簡(jiǎn)化為若干受均布力或集中力的單跨梁。由《船舶結(jié)構(gòu)力學(xué)》[2]的知識(shí)可知，單跨梁中部受集中力或者均布力作用，產(chǎn)生的彎矩極值將出現(xiàn)在其跨距中部，而產(chǎn)生的剪切力極值將出現(xiàn)在跨距的兩端，正是由于這樣的彎矩剪力分布，要求橫梁中部的剖面模數(shù)較大，而兩端的抗剪切能力較強(qiáng)。在艙蓋的設(shè)計(jì)中，我們往往會(huì)看到艙蓋采用變截面的橫梁，中部尺寸較大并向兩端逐漸過渡變小，而在橫梁兩端的支撐塊和限位塊處，則會(huì)使用較厚的板或進(jìn)行局部的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，以上設(shè)計(jì)前者是為了增加橫梁跨距中部的剖面模數(shù)，后者是為了增強(qiáng)橫梁兩端的抗剪切能力，這些都符合梁理論的基本原理。

對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析是判斷計(jì)算過程是否正確的重要依據(jù)，也是進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化的基礎(chǔ)。分析艙蓋有限元計(jì)算結(jié)果，主要是查看其計(jì)算結(jié)果的應(yīng)力分布和結(jié)構(gòu)變形是否合理，與理論分析的結(jié)果是不是大體一致，即不同的構(gòu)件所對(duì)應(yīng)的高應(yīng)力和大變形區(qū)域是否出現(xiàn)在合理的位置。具體來(lái)講，對(duì)于頂板主要應(yīng)關(guān)注其彎曲正應(yīng)力值，在風(fēng)雨載荷或集裝箱載荷作用下，其最大正應(yīng)力一般出現(xiàn)在中間區(qū)域，而頂板附連的普通扶強(qiáng)材，其應(yīng)力最大值一般跟頂板相協(xié)調(diào)。橫梁或者縱桁的應(yīng)力值應(yīng)關(guān)注腹板的剪切應(yīng)力和面板的彎曲正應(yīng)力，腹板的剪切應(yīng)力最大值一般位于橫梁端部支撐塊處，而面板的彎曲正應(yīng)力最大值則位于橫梁或者縱桁的中部。如果計(jì)算結(jié)果的應(yīng)力分布不符合以上規(guī)律，則應(yīng)認(rèn)真分析原因，檢查計(jì)算模型、邊界條件和載荷，以便確定結(jié)果正確無(wú)誤。

2.2優(yōu)化設(shè)計(jì)

艙蓋有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在艙蓋的設(shè)計(jì)過程中基于有限元的計(jì)算結(jié)果，對(duì)初始設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，優(yōu)化艙蓋的結(jié)構(gòu)，在保證其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度并滿足規(guī)范要求的前提下，減少艙蓋的質(zhì)量，降低施工的難度，提高艙蓋的性能，具體步驟如下。

步驟1：根據(jù)初始設(shè)計(jì)方案對(duì)艙蓋進(jìn)行有限元建模計(jì)算并查看計(jì)算結(jié)果，了解結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和變形情況，以控制應(yīng)力水平和變形為目的，確定優(yōu)化方向。

步驟2：結(jié)合目標(biāo)艙蓋的實(shí)際情況，分析有限元計(jì)算的三要素——載荷、結(jié)構(gòu)和約束對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，修改初始設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行重新計(jì)算。

步驟3：根據(jù)修改后設(shè)計(jì)方案的計(jì)算結(jié)果，確認(rèn)是否達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)，如果未達(dá)到，則需要分析計(jì)算結(jié)果并重復(fù)步驟2，最終找到合理且滿足要求的優(yōu)化方案。

由以上艙蓋有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)的步驟我們可以看出，掌握載荷、結(jié)構(gòu)和約束三要素對(duì)于有限元計(jì)算結(jié)果的影響，這是找到優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵。首先，載荷的大小、加載的位置對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果有直接的影響，控制好載荷大小并合理分布，將會(huì)使計(jì)算結(jié)果在一個(gè)合理的水平內(nèi)。但是對(duì)于艙蓋設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，風(fēng)雨載荷是規(guī)范要求值，集裝箱載荷則根據(jù)其裝載和布置情況已經(jīng)確定，因此實(shí)際上很難在載荷方面對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化。

其次是結(jié)構(gòu)，它是承受載荷的載體，結(jié)構(gòu)的尺寸、形式和布置決定著其承載能力。通俗來(lái)講，一個(gè)好的結(jié)構(gòu)，應(yīng)該是該強(qiáng)的地方強(qiáng)，該弱的地方弱，這樣不但會(huì)最大限度地降低結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，提高承載能力，還可以避免局部應(yīng)力過高，變形過大。在船舶艙蓋設(shè)計(jì)過程中，一般在前期就必須根據(jù)其設(shè)計(jì)要求，確定艙蓋的布置和基本結(jié)構(gòu)形式，這個(gè)階段應(yīng)注意考慮艙蓋上所受載荷的大小、布置情況和規(guī)范中尺寸要求，特別是在集裝箱箱角等受較大集中力的位置，應(yīng)盡量布置縱桁或者橫梁等強(qiáng)力支撐構(gòu)件，這將有利于提高整個(gè)艙蓋的承載能力，避免箱角位置的應(yīng)力集中。艙蓋的布置和基本結(jié)構(gòu)形式確定后，設(shè)計(jì)的重點(diǎn)就是對(duì)結(jié)構(gòu)的尺寸進(jìn)行局部地調(diào)整，這時(shí)主要是根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果來(lái)對(duì)結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行優(yōu)化。根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，我們可以比較容易地找出高應(yīng)力區(qū)域，并通過增加結(jié)構(gòu)尺寸或者進(jìn)行局部的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)來(lái)降低結(jié)構(gòu)的應(yīng)力水平。對(duì)于應(yīng)力水平較低的構(gòu)件，在滿足規(guī)范計(jì)算要求的前提下，則可以考慮減小構(gòu)件尺寸或者優(yōu)化結(jié)構(gòu)布置等方案，以達(dá)到減少艙蓋質(zhì)量，降低建造成本的目的。

最后是約束，船舶艙蓋有限元計(jì)算中的約束，主要是指支撐塊和限位塊的數(shù)量及其布置。合理的布置支撐塊和限位塊，能有效地避免結(jié)構(gòu)在約束處所產(chǎn)生的應(yīng)力集中。在船舶艙蓋有限元計(jì)算中，我們經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)支撐塊和限位塊處結(jié)構(gòu)的剪切應(yīng)力很大，這正是由于設(shè)計(jì)過程中支撐塊和限位塊的布置不合理所造成的。它導(dǎo)致不少船舶的艙蓋為了滿足規(guī)范中關(guān)于有限元計(jì)算的要求，其強(qiáng)構(gòu)件最終在支撐塊和限位塊處往往使用較大的板厚，或者進(jìn)行額外的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，這不但增加了艙蓋的結(jié)構(gòu)質(zhì)量，而且還增加了施工的工作量。因此合理布置支撐塊和限位塊的位置，對(duì)船舶艙蓋的結(jié)構(gòu)優(yōu)化有很重要的意義。

有限元計(jì)算作為一種強(qiáng)度校核計(jì)算方法，它與規(guī)范計(jì)算并不能相互替代。這意味著，結(jié)構(gòu)在滿足規(guī)范中經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算要求的同時(shí)，還需要滿足有限元計(jì)算要求。因此，如果在設(shè)計(jì)過程中規(guī)范計(jì)算預(yù)留的結(jié)構(gòu)余量較大，那么使用有限元方法對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的潛力也較大，反之亦然。由于現(xiàn)在的設(shè)計(jì)單位在設(shè)計(jì)過程中嚴(yán)格控制結(jié)構(gòu)質(zhì)量，其設(shè)計(jì)方案往往在規(guī)范計(jì)算中所預(yù)留的結(jié)構(gòu)余量很小，因此有限元設(shè)計(jì)優(yōu)化最終往往體現(xiàn)在了如何以最簡(jiǎn)單，可行且成本最低的方案對(duì)局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)以滿足規(guī)范中有限元計(jì)算的要求。

綜上所述，通過有限元計(jì)算對(duì)艙蓋進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)際就是在確定的載荷作用下，對(duì)結(jié)構(gòu)和約束進(jìn)行調(diào)整，以使艙蓋在滿足規(guī)范要求和設(shè)計(jì)目標(biāo)的前提下，做到結(jié)構(gòu)優(yōu)、重量輕、施工易、成本低。

2.3幾種常見的結(jié)構(gòu)優(yōu)化加強(qiáng)方法

由于規(guī)范中對(duì)于船舶艙蓋結(jié)構(gòu)有著要求，因此使艙蓋的有限元優(yōu)化方法最終體現(xiàn)在了對(duì)其局部結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)上，這就要求設(shè)計(jì)者不但要能夠分析有限元計(jì)算結(jié)果，還要掌握不同的結(jié)構(gòu)優(yōu)化加強(qiáng)方法并進(jìn)行靈活運(yùn)用，下面就介紹幾種常見的艙蓋結(jié)構(gòu)優(yōu)化加強(qiáng)方法。

在艙蓋的基本設(shè)計(jì)方案確定的情況下，對(duì)其進(jìn)行有限元計(jì)算，分析其應(yīng)力應(yīng)變分布圖，計(jì)算結(jié)果一般比較容易出現(xiàn)幾種情況：(1) 橫梁或者縱桁中部正應(yīng)力較大，超出規(guī)范許用值。這意味著該橫梁或者縱桁的剖面模數(shù)較小，這時(shí)最直接的加強(qiáng)方法就是增加剖面模數(shù)以提高結(jié)構(gòu)的承載能力，這種方法簡(jiǎn)單實(shí)用，優(yōu)化效果也很好。(2) 橫梁或者縱桁中部剪應(yīng)力較大，超出規(guī)范許用值。這一般是由施加在結(jié)構(gòu)上的集中載荷所引起的，這時(shí)可以在集中載荷處增加肘板加強(qiáng)，或增加橫梁以及縱桁腹板的板厚值，以提高集中載荷處結(jié)構(gòu)的抗剪切能力。(3) 頂板正應(yīng)力超出規(guī)范許用值，這時(shí)需要確定超標(biāo)的頂板范圍，增加該范圍內(nèi)的板厚，或者換用高強(qiáng)度鋼。(4) 橫梁或縱桁兩端約束處剪應(yīng)力較大，超出規(guī)范許用值。這是由約束處的應(yīng)力集中所引起的，這時(shí)首先可以考慮增加該處的板厚值或者增加肘板等加強(qiáng)結(jié)構(gòu)以提高約束處的抗剪切能力，其次根據(jù)整個(gè)艙蓋的變形情況，合理地調(diào)整支撐塊和限位塊的數(shù)量與位置，也能有效降低艙蓋的整體應(yīng)力水平。

以上幾種常見的結(jié)構(gòu)優(yōu)化加強(qiáng)方法，在設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)根據(jù)船舶的實(shí)際情況靈活運(yùn)用，往往會(huì)有很好的優(yōu)化效果。

3算例分析

在船舶艙蓋的結(jié)構(gòu)有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)中，初次檢驗(yàn)船舶的艙蓋需考慮到其現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的情況和施工條件限制等，因此往往比新造船艙蓋的設(shè)計(jì)難度大很多。鑒于此，下文將以一艘初次檢驗(yàn)的多用途集裝箱船艙蓋結(jié)構(gòu)有限元計(jì)算分析為例，來(lái)具體說(shuō)明艙蓋有限元計(jì)算與設(shè)計(jì)優(yōu)化方法。該船兩柱間長(zhǎng)109 m，型寬17 m，型深8 m，設(shè)計(jì)吃水6 m，全船共設(shè)3個(gè)貨艙，每個(gè)貨艙設(shè)置4塊調(diào)離式艙蓋，由于計(jì)算優(yōu)化過程相似，本算例僅選取第一貨艙的NO.2蓋板進(jìn)行計(jì)算分析。艙蓋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖和有限元模型分別如圖1和圖2所示。

圖1　NO.2艙蓋結(jié)構(gòu)及限位裝置分布示意圖

圖2　NO.2艙蓋有限元模型與約束

根據(jù)規(guī)范要求并結(jié)合本船實(shí)際裝載情況，需校核以下兩種工況。

(1) LC01為承受風(fēng)雨載荷的工況；

(2) LC02為裝載20英尺集裝箱，堆重為20 t。

計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2　計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，該艙蓋的強(qiáng)度不能滿足規(guī)范要求，如果考慮對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，則橫梁的腹板、面板，以及艙蓋側(cè)板需要局部換板，這將對(duì)原結(jié)構(gòu)造成較大的破壞，且施工難度很大。因此，在載荷不變，結(jié)構(gòu)盡量不做調(diào)整的前提下，優(yōu)化艙蓋的約束，即調(diào)整艙蓋的支撐塊和限位塊的位置和數(shù)量，是其結(jié)構(gòu)優(yōu)化的唯一途徑。經(jīng)過計(jì)算分析，本算例對(duì)該艙蓋的支撐塊和限位塊布置進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果顯示，在調(diào)整了支撐塊和限位塊裝置的布置后，無(wú)需再對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)，艙蓋強(qiáng)度就能夠滿足規(guī)范要求，圖3為該艙蓋優(yōu)化后的支撐塊和限位塊布置圖，表3為該艙蓋優(yōu)化后的計(jì)算結(jié)果。由圖3可知，該方案僅需將原結(jié)構(gòu)中橫梁4兩端的縱橫限位兼支撐塊裝置更改為縱橫限位塊裝置，橫梁5兩端的支撐塊裝置更改為橫向限位兼支撐塊裝置。對(duì)比于結(jié)構(gòu)加強(qiáng)方案，優(yōu)化支撐塊和限位塊的布置方案能夠極大地改善艙蓋結(jié)構(gòu)的受力情況，使應(yīng)力分布更為合理，且該方案可操作性強(qiáng)，施工中能省時(shí)、省工、省力。

表3　優(yōu)化后的計(jì)算結(jié)果

圖3　優(yōu)化后的艙蓋支撐塊和限位塊布置圖

4結(jié)論

有限元優(yōu)化在船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域已經(jīng)廣泛應(yīng)用。本文以理論分析和實(shí)際算例應(yīng)用相結(jié)合的方式，介紹了船舶艙蓋有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，得出了以下結(jié)論，供設(shè)計(jì)者參考。

(1) 相比于規(guī)范中的經(jīng)驗(yàn)公式，艙蓋有限元計(jì)算方法有極大的優(yōu)越性，能夠較為直觀、準(zhǔn)確的計(jì)算出結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的應(yīng)力和應(yīng)變，為設(shè)計(jì)者提供了一種簡(jiǎn)單有效的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。

(2) 在艙蓋有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮結(jié)構(gòu)、載荷、約束對(duì)于其強(qiáng)度的影響，并在設(shè)計(jì)中靈活運(yùn)用，尋找設(shè)計(jì)的最優(yōu)方案。

(3) 在艙蓋有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)中，支撐塊和限位塊的布置對(duì)艙蓋的強(qiáng)度有很大的影響，合理布置艙蓋支撐塊和限位塊數(shù)量及位置，能夠有效降低艙蓋的整體應(yīng)力水平。

參考文獻(xiàn)

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The FEM Method and Design Optimization for Strength of Hatch Cover

LI Hui-cheng

(Fuzhou Branch of China Classification Society, Fuzhou Fujian 350008, China)

AbstractThe FEM analysis method for strength of hatch cover is introduced detailedly in this thesis, and the more, the main steps and the key problems of optimization design for strength of hatch cover are probed. Finally, the strength of hatch cover on a multi-purpose container ship is analyzed base on FEM method, as a result, the viewpoints in the thesis are proved to be correct, and then, some useful views and experiences are provided to designers.

KeywordsHatch coverStrengthFEMDesign optimization

中圖分類號(hào)U662

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

作者簡(jiǎn)介：李輝程(1980-)，男，工程師。