船體結(jié)構(gòu)強度與安全問題分析

摘要：船體結(jié)構(gòu)強度分析涉及到大量的技術(shù)參數(shù)和因素，這是一個非常繁瑣的過程。最終的目標是解決船體在特定水平上的安全和穩(wěn)定問題，并確保其支出的費用足以在使用負擔最低。船體尺寸的設(shè)計計算方法不僅能實現(xiàn)理論計算與實際情況的統(tǒng)一，而且會造成船體的整體設(shè)計工作和復雜的混亂。有限元法的提出和有限元分析的前提條件，為船體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算提供了極大的方便?；诖?，本文對船體結(jié)構(gòu)強度與安全問題進行分析。

關(guān)鍵詞：船體；結(jié)構(gòu)強度；安全問題

在船體結(jié)構(gòu)設(shè)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(jīng)濟費用可以在可承受的范圍之內(nèi)。在針對船體結(jié)構(gòu)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(shè)計工作變得更為復雜化。所以為了改善這種窘迫的設(shè)計問題，工作人員不妨利用有限元法，設(shè)定基礎(chǔ)的工作前提，對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計工作，以及計算內(nèi)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(jié)構(gòu)強度有限元分析法

1.1基本理論

在對船體結(jié)構(gòu)強度進行設(shè)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(jié)構(gòu)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(nèi)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(jié)構(gòu)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(jié)果設(shè)定為安全強度的基礎(chǔ)條件。然后，在利用這些內(nèi)容求出船體安全大小，以及相關(guān)的結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)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(nèi)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(chǔ)性的要求，也即是根據(jù)求變量的內(nèi)容，掌握相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容，確定受力荷載，并清楚理解有限元網(wǎng)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(guān)的標準內(nèi)容執(zhí)行：首先，要達到模型平衡的要求。在船體結(jié)構(gòu)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(chǔ)性的要求。這項內(nèi)容包括有總體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)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(wǎng)格，根據(jù)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(jié)構(gòu)強度的計算方法

2.1有限元模型

選擇對船體結(jié)構(gòu)強度進行直接計算這種方法來分析需要一定的條件，這一條件就是要按照有限元模型來開展。有限元模型分析方法主要有兩個組成部分，分別是部分分析模型以及整體分析模型。部分分析模型沒有太多計算量，建立模型不會很困難但是也有不足的地方，部分分析模型在基礎(chǔ)要求下獲得的結(jié)果在總體上存在較大的誤差；整體分析模型需要依靠較大的計算量來建立模型，但是這樣的做法能夠使其受力荷載以及波浪條件還有基本要求下的數(shù)據(jù)值都可以比較精確，使得到結(jié)構(gòu)同真實水平不會有較大誤差。當前船體結(jié)構(gòu)設(shè)計越來越向復雜化方向發(fā)展，尺寸越來越大就需要研發(fā)新船型，研究新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計方式。

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展開分析。在對計算模型進行應用的過程中，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，就是在應用建設(shè)的模型時候，還需要控制好外力均衡調(diào)控關(guān)系。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?qū)Υw應力、單位點位移的結(jié)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(jié)果可能不是十分的準確。

3船體結(jié)構(gòu)安全問題的分析

船體管理人員必須密切關(guān)注船體結(jié)構(gòu)和強度，加強對船體結(jié)構(gòu)強度的理解。相對而言，船體的穩(wěn)定性問題并不是很重要，但結(jié)構(gòu)強度問題卻一直是我們關(guān)注的問題。船體的穩(wěn)定性差，應針對其異常現(xiàn)象，及時發(fā)現(xiàn)并采取有效的調(diào)整方法，最多只能導致危險的出現(xiàn)，而船體結(jié)構(gòu)的強度只要存在問題，極有可能在不事先通知的情況下發(fā)生破壞性災害。我們必須高度重視船體結(jié)構(gòu)的安全性，重視船體結(jié)構(gòu)的檢查，以確保船體結(jié)構(gòu)的細節(jié)和頻率工作做好。

在檢查的過程中，如果發(fā)現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)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(nèi)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(guān)的檢查手段，及時發(fā)現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)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(nèi)容，就是每個航次掃艙時期，都需要對艙內(nèi)的焊縫、板材、零件進行細致的檢查。針對高邊柜的內(nèi)容，可以進行抽樣調(diào)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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。

在設(shè)計船體結(jié)構(gòu)的過程中，應當認真考慮其實用性能，在使船體結(jié)構(gòu)安全性得到保證的前提下使船體外觀變得更加美觀。在船體的設(shè)計理念中，穩(wěn)定性處于基礎(chǔ)地位，船只結(jié)構(gòu)設(shè)計應當與相關(guān)力學條件符合。運用實際的航海定律，充分考慮水位與天氣因素所造成的影響，使船體結(jié)構(gòu)的承重性能得到充分保障，在設(shè)計船體外部形態(tài)的過程中，應當滿足航行動力的相關(guān)要求。為了保證設(shè)計工作的科學性與合理性，應當做好相關(guān)經(jīng)驗的積累與總結(jié)工作，運用科學的方式方法進行構(gòu)思與計算。

結(jié)語：

通過對船體結(jié)構(gòu)強度和安全性的進一步分析和闡述，可以充分認識到船體結(jié)構(gòu)強度問題需要大家的共同努力，也需要船體材料供應商的鼎力支持，需要航運主管加強管理力度。對于船體來講，其磨損、老化和外力作用無法避免，但只要船舶能夠管理得好，就能夠有效的避免、減少、防止以及延緩船舶的老化、磨損和損壞，從而保證船舶、貨物和人的安全。延長船舶使用壽命，充分發(fā)揮船舶的經(jīng)濟效益和社會效益。因此，希望本文能為船體結(jié)構(gòu)的強度和安全性提供一定的參考和幫助，從而保證船體的安全運行。減少安全事故的發(fā)生，增加船體的使用時間。

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