程前
武汉三通船舶技术工程有限公司 湖北武汉 430000
摘要：随着社会生产力的不断发展，我国工业技术的不断进步，船舶制造水平也逐步提升。当前我国沿海地区已形成了相对完整的船舶生产体系和配套体系，造船产业的发展形势也越来越好，全国新建船舶的总量逐年增长，然而在船舶建造速率越来越快、船舶总量越来越大的迅猛势头下，船舶质量问题也越发凸显，并越来越严重的威胁到人民的生命财产安全，也影响了社会的安定和谐。为有效避免损失，增强船舶建造质量，保障人民的生命及财产安全，就必须从船舶的设计、制造、检验等层面的质量上进行严格把控。
关键词：船体结构 强度 安全问题
引言
船体结构强度分析这项工作关系到大量技术参数和影响因素，属于一个十分繁琐的流程。其最终目标就是要解决船体在具体承受水平下安全以及稳定方面的问题。并且还要确保其支出的经济费用能够承受，或者是最低的条件。使用之前船体尺寸设计计算方式， 既无法达到理论计算与真实条件统一，还造成船体整个设计工作和方式复杂混乱。因此，采取有限元法和基于有限元分析法前提条件下去计算，能够给船体结构设计以及计算方面提供极大的
方便。因此，下面将进一步分析船体结构强度和安全问题。
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.船体结构安全性评估的比较强度方法
.png)
近年来开展的八条试验船的试验海况及船中主甲板应力测量结果列于表 1 。 表 1 中试验工况均为顶浪工况，此时船舶所受波浪载荷以垂向弯曲载荷为主，水平弯矩和扭矩比较小，此时船中主甲板应力可以表征为船中总纵垂向弯曲应力。表 1 中前七条船的船长比较接近，船用材料相同，从测量到的航速和波浪周期而言比较接近，具有比较大的可比性，各船单位波高下船中总纵垂向弯曲应力全幅值列于表 2 ，从表 2中三一值的结果可以看出这七条试验船在可比条件下的船中总纵弯曲应力之比，从比较强度的角度来看，1 号和 2 号船的总纵强度偏弱，如果 1 号和 2 号船的船体结构经长期航行考验，则可以认为 3～5 号船的船体结构安全性就总纵强度方面来说也能有保证。
3.船体结构强度直接计算方式
3.1有限元模型
采取直接计算这种方式对于船体结构强度实施分析，要求必须要根据有限元的一些结果。有限元分析法主要由部分和整体分析模型构成，使用整体分析模型建立模型计算量巨大，但是其受力荷载以及波浪条件还有基本要求下的数据值相对精确，得到的结构和真实水平几乎一样。采取部分分析模型建立模型计算量相对较小，但是具有一定的不足之处，特别是在基础要求下获得的结果在总体上存在较大误差。 由于船体结构设计不断朝着复杂化发展，尺寸持续加大，不断研发出新的船型，因此，还要不断研究新型结构设计方式。
3.2模型建立的要素
要求模型建立必须要计算船体工况，使用满载以及压载情况，静水与中拱波浪，还有中垂波浪这三种弦外水情况，还有船体顶推形态这些条件计算出船体的多种工况。并且在计算模型的过程中必须要对货物压力和船体重量以及推顶力和弦外水压力这些不一样的情况，使用对应的方式对其荷载计算问题进行解决。同时，计算模型不仅要控制好外力均衡调控的关系。因为多方面因素造成的影响，就算是在多种不均衡外力和惯性释放作用这些情况下，使用有限元计算方式依然能够获得船体应力和单位点位移的结果。但是因为受到的外力存在差别，结果不是十分准确。还要针对相关强度要求确定处理板单元形中心地方的中面和轴心应力最大使用值方面的问题。
3.3加强工艺监督和检验
要严格控制船舶船体重要部位的角焊缝高度，需对角焊缝高度进行逐一检查测量，以保障焊缝有足够的焊接工作面，从而确保焊缝达到强度要求；还要加强对低氢焊条使用的有效控制，因低氢焊条使用中易产生飞溅而影响焊接表面的平整度和光滑度，且其滞留物会增高船体局部质量，造成表面应力不均，检验人员必须加强对其使用的控制，从而确保船舶的总纵强度和局部强度都达标；还要因地制宜的选择合适的焊接技巧，船体焊接是一项极其复杂的工作，但焊接又是船舶建造的主要工艺，其不同结构位置不同型材有不同的焊接技术要求，必须严格按照行业和国家标准来执行，要对不同情况下的角焊缝工艺进行界定和指导，分清主要构件和次要构件的双面连续焊接及间断焊接的不同使用情况，对不当焊接工艺进行指正和改进。
4.结语
通过本文对船体结构强度和安全问题的进一步分析和阐述，使我们了解到船体结构、强度问题需要船员和船东的共同努力，同时也需要物料、油漆、航运等主管的共同关注和支持。船体的磨损、老化、承受外力等不可避免，但只要船舶管理得当，就可以避免、 减少、 防止和延缓船舶的磨损、 老化和损坏，从而保障船、货、人的安全，延长船舶的使用寿命，充分获得船舶应有的经济效益和社会效益。因此，希望通过本文对船体结构强度和安全问题的阐述，能够给船体结构强度和安全方面提供一定的参考和帮助，进而确保船体能够在安全的状态下行驶，减少安全事故的发生，增加船体使用的时间。
参考文献：
[1] 路金花 . 基于 CSR 的船体结构强度分析和焊趾处疲劳强度分析 [D]. 哈尔滨工程大学，2014.
[2] 杨青松，陆丛红，纪卓尚 . 中小型 LNG 船鞍座及附近船体结构强度分析 [J]. 中国造船，2014,01:61~70.
[3] 何福志，马建军，万正权 . 船体结构总纵极限强度的简化逐步破坏分析方法 [J]. 中国造船，2015,02:17~27.