船体结构强度与安全问题探究

张伟光 张国华

摘 要：在针对船体结构强度与安全问题进行研究分析的时候，由于其所涉及的技术参数比较多，所以整个流程会比较繁琐，为了强化工作人员的认识，本文通过对船体结构强度和安全问题，展开深入化的分析探讨，其目的就是为了对船体安全方面的内容提供一些理论保障，尽可能地延长船舶的使用年限，希望能够起到积极的参考作用。

关键词：船体；结构强度；安全问题；探究

在船体结构设计的过程中，工作人员所追求的最终目标就是为了提升船体的承载水平，并保障其强度和安全性，与此同时，还需要确保最终所支付的经济费用可以在可承受的范围之内。在针对船体结构强度与安全问题进行研究的时候，如果仅仅使用传统的计算方法，那么不仅会造成理论与实际的脱节，同时还会使整个船体设计工作变得更为复杂化。所以为了改善这种窘迫的设计问题，工作人员不妨利用有限元法，设定基础的工作前提，对传统结构设计工作，以及计算内容提供较为便捷的操作方法。如此一来，在提升工作效率的同时，也可以完善之前工作中的各种弊病。

1.船体结构强度有限元分析法

1.1基本理论

在对船体结构强度进行设计的时候，主要是利用有限元分析的方法，将船体离散成为单一化的点模型，然后再对这些结构展开进一步的分析，由于这些独立点数量存在着限制，所以也将其称之为是有限元。在实际计算的过程中，针对有限元的处理内容，可以将其分为预处理、建模分析这两个程序。通过有限元分析方法，对于船体结构进行建模计算时，主要是在符合船体材料几何、非线性变形的条件下，获得船体能够承受的载荷情况，并将所得到的结果设定为安全强度的基础条件。然后，在利用这些内容求出船体安全大小，以及相关的结构设计内容，当然，在执行这个过程的时候，还应该对数值建立模型的时间、代价做出合理的评估。在获得离散点等待解答变量之后，可以借助插值的方法，将总体场函数的内容进行拟合，在对离散点进行增多的过程中，可能会延长求解的时间，所以也应该增强模型计算的精准度。

1.2建立模型要素

在对有限元这种方法进行应用的时候，需要正确认识基础性的要求，也即是根据求变量的内容，掌握相关数据内容，确定受力荷载，并清楚理解有限元网络点坐标信息。在利用这种方法进行建模的时候，要按照相关的标准内容执行：首先，要达到模型平衡的要求。在船体结构总体，以及对独立节点进行受力分析的时候，要确保其处在一个静态受力平衡的状态；其次，建立模型时一定要掌握基础性的要求。这项内容包括有总体结构的基础要求、离散点单元的基本要求；最后，还应该按照规律化的形式分布计算网格，根据应力分散的实际性情况，就元点的受力特性，展开更为详细的论证。

2.船体结构强度的计算方法

2.1有限元模型

针对船体结构强度进行计算的时候，可以采取直接的计算方法，结合船体结构强度的分析内容，根据有限元的结果展开运算。在具体实施的过程中，有限元分析法主要是由整体、部分这两块内容构成。在实际的应用上，整体分析模型需要较大的计算量，但是其受力荷载等基础数据值的准确度较高，并且所得到的结构内容，和真实水平比较接近；而采取部分分析模型的时候，其建立模型所需要的计算量相对较低，但是也存在着疏漏的问题，尤其是在基础要求下，其和总体内容存在着误差问题。随着船体结构越来越复杂化，其整体尺寸也在不断提升，研发新型船舶，势必需要设计出更为新型的结构类型。

2.2建立模型要素

在建立模型的过程中，必须要对船体的工况展开合理的计算。使用满载、压载的情况，对不同波浪状态进行考虑，并且在船体顶推形态中，还需要对船体的多种工况进行考虑。在应用计算模型的过程中，需要对货物的压力、船体的重量，以及弦外水压力这些情况进行考虑，利用不同的情况，选择合理的荷载计算方法。还有，就是在应用计算模型的时候，还需要对外力均衡调控的关系予以控制。由于在工作中，外部因素会造成多种突发情况，所以当处在不均衡外力的状态下，利用有限元计算方法，仍旧能够对船体应力、单位点位移的结果进行准确的掌握。还有一点需要注意，在实际应用中，由于外力存在着一定的差别，结果可能不是十分的准确。

3.船体结构安全问题的分析

在船舶管理的问题上，工作者需要对船体结构、强度的内容给与高度重视，避免船体结构强度产生意外，这也是确保船体结构安全的关键。针对船体结构安全方面的内容，一定要重视结构检查工作，关注相应的细节问题，控制好频次管理。

在检查的过程中，如果发现船体结构出现老化状态，那么其腐蚀性超出限制的问题也会逐渐的暴露出来，并且很难对其内在原因进行彻底的查明。所以工作人员在面对这方面的问题时，一定要抱有高度敬业的精神，认真执行相关的检查手段，及时发现船体结构方面存在的隐患，尽量做到防患于未然。当然，在船舶管理上，船长和大副应该保持一致的看法，按照船体管理部门的规定，每次航前进行一次船体检查工作。

航次检查的工作内容，就是每个航次扫舱时期，都需要对舱内的焊缝、板材、零件进行细致的检查。针对高边柜的内容，可以进行抽样调查，不超过半年，要覆盖全部的高边柜，并且所需要的涂水舱漆必须要进行合理的保存。像针对舱口平面、甲板、围板等容易腐蚀的部位，要定期地进行巡检，发现安全问题，在第一时间做出处理。与此同时，船舶上的每一名工作人员，都需要树立相应的安全责任意识，船舶管理者要定期组织召开安全培训会议，向工作人员就船体结构的非正常情况进行分析，引导工作人员参与到防范工作之中，就船体结构巡查工作中发现的不良问题，进行及时有效的防范，确保船体的安全行驶。

結语

总而言之，在船体结构强度与安全问题的研究上，工作人员应该结合实际情况，对船体结构强度的计算内容，进行合理化的应用，并结合实际情况，做出必要的创新。还有，针对安全问题，需要对船舶展开合理有效的管理，提升船舶的经济效益，尽可能延长其使用年限，这样在降低船舶安全事故发生率的同时，也可以为我国航海运输事业的发展，贡献出一份力量。

参考文献

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[2]付敬杰.海上风机一体化运输安装船船体结构强度分析及优化[D].江苏科技大学，2016.

[3]侯淑芳.散货船结构强度的有限元分析[D].大连海事大学，2011.

（作者单位：江苏新扬子造船有限公司）