﻿ 基于疲劳强度的大型散货船甲板纵骨防倾肘板优化
 舰船科学技术  2022, Vol. 44 Issue (9): 18-21    DOI: 10.3404/j.issn.1672-7649.2022.09.004 PDF

Optimization of deck longitudinals at tripping bracket of large bulk carrier based on fatigue strength
SUN Yu, ZHANG Wei, SHEN Xiao-di
Shanghai Waigaoqiao Shipbuilding Co. Ltd., Shanghai 200137, China
Abstract: In general, the fatigue problem of the longitudinal of the deck in the large bulk cargo compartment is more prominent at the tripping bracket. Therefore, it is necessary to increase the section modulus of the hull beam, which causes the problem of increasing the structural weight. By seeking an alternative method of fatigue strength calculation, this paper compares and analyzes the stress concentration factors of different types of tripping brackets. And reasonable design suggestions and optimization schemes are also proposed, which can provide reference for the design of similar structural joints of other ship types.
Key words: large bulk carrier     fatigue strength     tripping bracket     stress concentration
0 引　言

1 防倾肘板常规设计

 图 1 纵骨穿过主要横向构件处防倾肘板布置图 Fig. 1 Tripping bracket at the position of longitudinals passing through the horizontal main structure

 ${\sigma }_{GD,ik\left(j\right)}={f}_{c}.{K}_{a}\left( \frac{{M}_{wv-LC.ik}}{{I}_{y-n50}} \left(z-{z}_{n}\right).{f}_{NA}-\frac{{M}_{wh-LC.ik}}{{I}_{z-n50}} \right){10}^{-3}。$

 ${\sigma }_{GS,\left(j\right)}=\frac{{f}_{c}.{f}_{NA}{K}_{a}{\beta }_{\left(j\right)}{M}_{sw}(z-{z}_{n})}{{I}_{y-n50}}{10}^{-3}。$

2 应力集中因子替代设计

2.1 有限元模型

1）有限元模型在纵向骨材方向取4档肋骨间距，所考虑细节位于中间框架，宽度方向保持一个骨材间距。

2）施加载荷考虑2个载荷工况：轴向载荷通过在模型端部施加强迫位移；侧向载荷通过在壳板上施加单元压力载荷。

3）对称边界条件沿着翼向切口、沿着强框架和腹板加强筋顶部横向和切口施加；侧向载荷工况的模型前后端所有自由度刚性固定；轴向载荷工况，一端纵向位移约束，另一端强制轴向位移。

4）在所考虑热点位置处，网格尺寸取为10 mm，模型的其他部分，单元尺寸取为s/10, s为骨材间距。

 图 2 替代设计的有限元模型 Fig. 2 Finite element model of alternative design

2.2 计算结果

 图 3 替代设计的应力集中因子变化趋势 Fig. 3 The trend of stress concentration factor change in alternative design
3 新型防倾肘板设计

1）方案1

2）方案2

3）方案3

 图 4 方案3的防倾肘板处的纵向剖面 Fig. 4 The vertical profile at the tripping bracket of scheme 3

4）方案4

 图 5 方案4的防倾肘板处的纵向剖面 Fig. 5 The vertical profile at the tripping bracket of scheme 4

4 结　语

1）通过替代设计，Ka值相比规范值有所增加，将肘板趾端拉长，通过3种趾端形状结果对比，要想将Ka的值降到1.28以下较为困难；而Kb的值，通过拉伸趾端下降较为明显；

2）甲板纵骨的疲劳载荷，主要来源于轴向应力，替代设计这一方法对上述类型的防倾肘板较难达到优化的作用。

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