船體結構強度與安全問題探究

張偉光 張國華

摘 要：在針對船體結構強度與安全問題進行研究分析的時候，由于其所涉及的技術參數(shù)比較多，所以整個流程會比較繁瑣，為了強化工作人員的認識，本文通過對船體結構強度和安全問題，展開深入化的分析探討，其目的就是為了對船體安全方面的內容提供一些理論保障，盡可能地延長船舶的使用年限，希望能夠起到積極的參考作用。

關鍵詞：船體；結構強度；安全問題；探究

在船體結構設計的過程中，工作人員所追求的最終目標就是為了提升船體的承載水平，并保障其強度和安全性，與此同時，還需要確保最終所支付的經濟費用可以在可承受的范圍之內。在針對船體結構強度與安全問題進行研究的時候，如果僅僅使用傳統(tǒng)的計算方法，那么不僅會造成理論與實際的脫節(jié)，同時還會使整個船體設計工作變得更為復雜化。所以為了改善這種窘迫的設計問題，工作人員不妨利用有限元法，設定基礎的工作前提，對傳統(tǒng)結構設計工作，以及計算內容提供較為便捷的操作方法。如此一來，在提升工作效率的同時，也可以完善之前工作中的各種弊病。

1.船體結構強度有限元分析法

1.1基本理論

在對船體結構強度進行設計的時候，主要是利用有限元分析的方法，將船體離散成為單一化的點模型，然后再對這些結構展開進一步的分析，由于這些獨立點數(shù)量存在著限制，所以也將其稱之為是有限元。在實際計算的過程中，針對有限元的處理內容，可以將其分為預處理、建模分析這兩個程序。通過有限元分析方法，對于船體結構進行建模計算時，主要是在符合船體材料幾何、非線性變形的條件下，獲得船體能夠承受的載荷情況，并將所得到的結果設定為安全強度的基礎條件。然后，在利用這些內容求出船體安全大小，以及相關的結構設計內容，當然，在執(zhí)行這個過程的時候，還應該對數(shù)值建立模型的時間、代價做出合理的評估。在獲得離散點等待解答變量之后，可以借助插值的方法，將總體場函數(shù)的內容進行擬合，在對離散點進行增多的過程中，可能會延長求解的時間，所以也應該增強模型計算的精準度。

1.2建立模型要素

在對有限元這種方法進行應用的時候，需要正確認識基礎性的要求，也即是根據求變量的內容，掌握相關數(shù)據內容，確定受力荷載，并清楚理解有限元網絡點坐標信息。在利用這種方法進行建模的時候，要按照相關的標準內容執(zhí)行：首先，要達到模型平衡的要求。在船體結構總體，以及對獨立節(jié)點進行受力分析的時候，要確保其處在一個靜態(tài)受力平衡的狀態(tài)；其次，建立模型時一定要掌握基礎性的要求。這項內容包括有總體結構的基礎要求、離散點單元的基本要求；最后，還應該按照規(guī)律化的形式分布計算網格，根據應力分散的實際性情況，就元點的受力特性，展開更為詳細的論證。

2.船體結構強度的計算方法

2.1有限元模型

針對船體結構強度進行計算的時候，可以采取直接的計算方法，結合船體結構強度的分析內容，根據有限元的結果展開運算。在具體實施的過程中，有限元分析法主要是由整體、部分這兩塊內容構成。在實際的應用上，整體分析模型需要較大的計算量，但是其受力荷載等基礎數(shù)據值的準確度較高，并且所得到的結構內容，和真實水平比較接近；而采取部分分析模型的時候，其建立模型所需要的計算量相對較低，但是也存在著疏漏的問題，尤其是在基礎要求下，其和總體內容存在著誤差問題。隨著船體結構越來越復雜化，其整體尺寸也在不斷提升，研發(fā)新型船舶，勢必需要設計出更為新型的結構類型。

2.2建立模型要素

在建立模型的過程中，必須要對船體的工況展開合理的計算。使用滿載、壓載的情況，對不同波浪狀態(tài)進行考慮，并且在船體頂推形態(tài)中，還需要對船體的多種工況進行考慮。在應用計算模型的過程中，需要對貨物的壓力、船體的重量，以及弦外水壓力這些情況進行考慮，利用不同的情況，選擇合理的荷載計算方法。還有，就是在應用計算模型的時候，還需要對外力均衡調控的關系予以控制。由于在工作中，外部因素會造成多種突發(fā)情況，所以當處在不均衡外力的狀態(tài)下，利用有限元計算方法，仍舊能夠對船體應力、單位點位移的結果進行準確的掌握。還有一點需要注意，在實際應用中，由于外力存在著一定的差別，結果可能不是十分的準確。

3.船體結構安全問題的分析

在船舶管理的問題上，工作者需要對船體結構、強度的內容給與高度重視，避免船體結構強度產生意外，這也是確保船體結構安全的關鍵。針對船體結構安全方面的內容，一定要重視結構檢查工作，關注相應的細節(jié)問題，控制好頻次管理。

在檢查的過程中，如果發(fā)現(xiàn)船體結構出現(xiàn)老化狀態(tài)，那么其腐蝕性超出限制的問題也會逐漸的暴露出來，并且很難對其內在原因進行徹底的查明。所以工作人員在面對這方面的問題時，一定要抱有高度敬業(yè)的精神，認真執(zhí)行相關的檢查手段，及時發(fā)現(xiàn)船體結構方面存在的隱患，盡量做到防患于未然。當然，在船舶管理上，船長和大副應該保持一致的看法，按照船體管理部門的規(guī)定，每次航前進行一次船體檢查工作。

航次檢查的工作內容，就是每個航次掃艙時期，都需要對艙內的焊縫、板材、零件進行細致的檢查。針對高邊柜的內容，可以進行抽樣調查，不超過半年，要覆蓋全部的高邊柜，并且所需要的涂水艙漆必須要進行合理的保存。像針對艙口平面、甲板、圍板等容易腐蝕的部位，要定期地進行巡檢，發(fā)現(xiàn)安全問題，在第一時間做出處理。與此同時，船舶上的每一名工作人員，都需要樹立相應的安全責任意識，船舶管理者要定期組織召開安全培訓會議，向工作人員就船體結構的非正常情況進行分析，引導工作人員參與到防范工作之中，就船體結構巡查工作中發(fā)現(xiàn)的不良問題，進行及時有效的防范，確保船體的安全行駛。

結語

總而言之，在船體結構強度與安全問題的研究上，工作人員應該結合實際情況，對船體結構強度的計算內容，進行合理化的應用，并結合實際情況，做出必要的創(chuàng)新。還有，針對安全問題，需要對船舶展開合理有效的管理，提升船舶的經濟效益，盡可能延長其使用年限，這樣在降低船舶安全事故發(fā)生率的同時，也可以為我國航海運輸事業(yè)的發(fā)展，貢獻出一份力量。

參考文獻

[1]汪偉.船體結構強度與安全問題分析[J].中國設備工程，2017（08）：125-126.

[2]付敬杰.海上風機一體化運輸安裝船船體結構強度分析及優(yōu)化[D].江蘇科技大學，2016.

[3]侯淑芳.散貨船結構強度的有限元分析[D].大連海事大學，2011.

（作者單位：江蘇新?lián)P子造船有限公司）