413TEU多用途货船舱口盖自由振动分析

2011-07-20魏斌孟巧刘翔

武汉船舶职业技术学院学报 2011年2期

魏斌孟巧刘翔

(紫琅职业技术学院,江苏南通 226002)

舱口盖是船舶上的重要组成部分之一,是货舱甲板开口的关闭装置,它肩负着密封舱口,保护货物和支撑平台的作用。随着舱口盖越来越受到船级社、船厂和船东的高度重视,因此舱口盖的振动计算具有重要的理论意义和实用价值。笔者通过对某散货船舱口盖进行有限元振动计算分析,并提出了有效可行的改进措施,保证了舱口盖的稳定性要求。

1 有限元模型的建立

利用的解算器是M SC.Nastran对该舱口盖三维有限元模型进行自由振动分析

本文采用舱口盖板梁有限元模型,用板、梁和质量单元构建一个接近于真实舱口盖的有限元模型,采用有限元分析软件MSC.Nastran对改舱口盖进行解算,分析其自由振动的结果。

不同建模方法结果对比:

边界条件:四边固支;

梁的布置方向:根据图纸上的要求建立相应的纵向、横向骨材和桁材;

模型坐标系:X轴指向船首,Y轴指向右舷,Z轴向上;

参数设置:弹性模量:210000 MPa,泊松比:0.3,密度:7.85×10-9t/mm2

2 结果分析

经MSC大型有限元软件中的解算器MSC.Nastran计算,得到该舱口盖的自由振动应力图,见图1、图2。

较粗网格:板的网格划分为:32×11;

较细网格:板的网格划分为:128×44;

图1 较粗网格建模

图2 较细网格建模

图3-图6给出了舱口盖振动振型图(左图为较粗网格,右图为较细网格,选取了首阶、三阶、七阶和十阶),表1给出了前十阶的振动频率:

图3 首阶振型图

图4 三阶振型图

图5 七阶振型图

图6 十阶振型图

表1 振动频率

从图3-图6及分析结果可以看出,对于同一模型来说,前几阶大多是整体模态,后面逐渐转为局部模态。由于顶板之下各个骨材之间存在距离,因此,后面产生的振动主要体现在各个骨架之间。在振动剧烈部分,由于约束力不够,导致自由因素太多,容易产生振动。因此在振动越剧烈处就越容易变形或损坏。

3 讨论

通常情况下,结构单元划分得越细其求解的精度也越高。对比网格划分不同时的结果,可以看出,网格比较粗的时候,其首阶频率为24.74 rad/s,网格划分比较细的时候,其首阶频率为22.906 rad/s,以此类推,不同网格划分,同一阶振型下,其软件所体现出来的频率是不同的,因此结构单元网格划分将影响振动数据的分布。同时考虑到工作量以及计算机的运行能力,由于网格划分不能无限地小,因此在建模时,应该采用怎样的建模方式,如网格划分的粗细,在实际运用中,在条件允许的情况下,结果才能更真实地体现出实际船舶构件振动时的情况,这需要充分考虑各种不同的工况、边界条件等才能得到。