铝质焊接拖桩结构强度有限元分析及加强

陈南华

摘 要：利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对某铝质穿浪双体船首部焊接拖桩结构强度进行了分析和评估，得到了拖桩及其连接结构的详细应力分布情况，并根据分析结果提出了结构加强方案。本文可为其它类似拖桩结构强度有限元分析及结构优化设计提供一定的参考。

关键词：铝质焊接拖桩；有限元分析；应力分布；结构加强

中图分类号：U663.7 文献标识码：A

Abstract： The analysis and assessment of structural strength of fore welding towing post in an aluminum wave-piercing catamaran is carried out by the finite element analysis software MSC.Patran/Nastran， the detailed stress distribution of the towing post and its attached structure is given and the structure strengthening scheme is provided based on the analysis results. This paper can provide some references for finite element analysis and structure optimized design for the other similar towing posts.

Key words： Aluminum welding towing post； Finite element analysis； Stress distribution； Structure strengthening

1 引言

限于铝质穿浪双体船中央船首空间布置问题，位于首部的拖桩结构形式通常为焊接铝合金管，通过肘板与舷墙及主船体连接。拖桩在系泊防台或拖带工况下容易在拖桩桩柱与船体相交处产生较大的局部应力，甚至有可能引起船体结构的破坏。为此，有必要对拖桩及其附近的船体结构进行较为详细的有限元分析，以获得详细的应力分布情况，进而对其进行针对性的结构优化及加强。

本文利用有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对某铝质穿浪双体船首部焊接拖桩在系泊防台工况下的结构强度进行了分析和评估，并根据分析结果提出了简单有效的加强方案，以满足该船系泊防台的要求。有限元分析及结构强度评估主要依据中国船级社《海上高速船入级与建造规范（2012）》（以下简称《海高规》）中高速船船体结构直接计算指南的相关要求进行。

2 拖桩结构概况

本船拖桩为铝合金焊接管，桩柱为 160x10 mm，桩柱封板为 180X12 mm，桩柱中心距为660 mm；横档为

95X7.5 mm，横档封板为 110X8 mm，横档中心距舷墙顶板高度为300 mm（见图1）。

3 有限元模型