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船舶是一种复杂的弹性结构,在营运过程中总会受到主机、螺旋桨、波浪等外界激励的作用。这些外界激励的作用将引起船舶发生不同程度的振动,过大的振动可导致结构产生疲劳破坏,影响人员的工作效率甚至身体健康,还会影响设备和仪表的正常使用。因此,在船舶设计阶段,必须较准确地预报结构振动的固有频率,从而避免发生共振,特别应避免上层建筑发生共振。
由于计算机软硬件的飞速发展,采用基于肋距和纵骨间距的有限元网格模型,对全船结构动力特性进行直接计算分析原则上己不存在困难,但其工作量很大、涉及因素很多,尤其是非结构质量的处理比较困难,所以它的应用尚不广泛,尤其在国内开展此类分析的方法尚不多见。
本文以一艘89m自卸沙船为研究对象。对其全船结构动力特性进行有限元直接计算分析研究。该船上层建筑存在严重振动现象。本文利用MSC/Patran、Nastran程序,建立全船钢结构三维有限元模型,根据装载情况确定设备、油水等船体非钢结构质量在全船范围内的分布,确定附连水的质量及在湿表面的分布情况,用Lanzos方法求解本船在正常排水量、静水漂浮、完全自由情况下的自由振动固有频率与振型,分析和评估该船体震动强烈的原因,取不同的附连水的质量对计算结果进行简单比较分析,以期为本系列船的结构动力特性设计提供参考依据。
计算结果表明,采用全船结构动力特性直接计算的方法,是可行的,也是可靠的。