散貨船屬于巴拿馬型散貨船，根據巴拿馬運河當局的規定，船長不能超過289.6 m，船寬不能超過32.3 m。對本船設計影響較大的規范是2006年4月1日生效的散貨船共同結構規范和2009年1月1日生效的國際海上人命安全公約(SOLAS)破艙穩性規則。前者決定了船體結構的構件尺寸，后者對貨艙長度的選取有很大影響。本船的母型船不滿足后者要求，需要改變貨艙長度。
      為研究規范變化對船體結構強度的影響，首先按照美國船級社(ABS) 2005規范要求，采用SAFEHULL V12.0對母型船貨艙結構強度進行有限元分析。其次根據國際船級社協會(IACS)在2008年7月和2009年7月推出了散貨船共同結構規范CCSR新版本，采用MSC Patran/Nastran及中國船級社開發的軟件CCS-Tools，對新船型的貨艙結構強度進行了計算。
      根據ABS 2005規范第5部分第3章要求，進行有限元分析時，構件需采用凈厚度(總厚度減去名義腐蝕值)，進行有限元分析的工況有10種，有限元建模按指南要求，采用三艙段模型，網格大小為肋骨問距。本研究利用Patran建模，手工扣除腐蝕余量，再導入SAFEHULL加載。通過對10種工況的計算結果進行分析，發現母型船的設計合理，結構強度滿足規范要求。
      CSR綜合了IACS成員的經驗與研究成果。同原有的各船級社規范相比，在設計理念、理論基礎和強度計算方法上有很大改變。較原規范主要依據統計回歸和經驗的設計，新規范更多地應用了先進的力學理論，結構設計和評估需要更多地采用直接計算分析。
      CSR采用等效設計波方法用于設定設計載荷，包括在靜水中和波浪中的船體梁載荷以及與板垂直的側向載荷。與等效設計波對應的載荷工況有8種，分別為H1，H2，F1，F2，R1，R2，P1和P2。以前的散貨船規范中，對波浪僅考慮波峰和波谷兩種情況，沒有考慮橫浪。等效設計波方法考慮了橫浪，從而使不同裝載模式下直接計算的載荷工況增力。
      由于CSR的復雜性，無法用傳統的手工計算方法確定載荷和處理結果。而且，在CSR的直接計算規范中，由于大大增加了工況數以及大量引入細網格和精細網格分析，從而極大地增加了直接計算的工作量。
      CSR2008版主要是對文字的編輯性修改，對于有限元分析影響不大。
      一般巴拿馬型散貨船有7個貨艙，分別設有重貨艙、輕貨艙和風暴壓載艙。在進行艙段分析時，分別需要建立3個有限元模型進行分析。現對目標艙為輕貨艙兼風暴壓載艙的有限元結果進行介紹。
      通過分析，發現屈曲強度不夠的地方主要是船底板和甲板。解決的辦法有2種。1種是增加板厚，從而減少壓應力，另1種就是加筋，從而減小板格，分析結果滿足結構屈曲強度要求。
      疲勞破壞是一個復雜的過程，各船級社都有關于船舶疲勞強度校核的規定，但存在很大的差別，CSR分別統一了油船和散貨船的疲勞計算方法。對疲勞敏感區進行分析時，須先在整體艙段模型中重新定義載荷及工況，得到結果用于精細網格模型分析。
      計算結果表明，該處的疲勞壽命低于25年。為此可參照文獻的方法，對其進行加強：1)增加折角處內底板的厚度；2)提高該處焊縫的厚度；3)對該處焊縫予以打磨。此外，如果是在方案設計階段，可以通過改變結構形式，提高疲勞壽命。但如果改變結構布置，需要重新進行艙段FE建模，工作量很大。

                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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