型钢加筋构件对船体中板的自由振动影响

魏 斌

（无锡交通高等职业技术学校，江苏无锡 214151）

1 加筋板描述

1.1 加筋板选取

本文加筋板主要的模型，选取92500dwt散货船的甲板上切割出一块长为19000mm，宽为8000mm的加筋板，如图1所示。

图1 实船甲板图

2 模型建立及分析

通过对加筋板的建模、计算分析，并且考虑加筋疏密、加筋形式及单元格疏密对有限元软件计算结果的影响，分别给出5个不同的算例，其中算例1没有加筋。通过对比分析，可以比较清晰地看出加筋构件对船舶中板的自由振动的影响，具体算例条件选取如表1所示。

经MSC大型有限元软件中的解算器MSC.Nastran计算，得到该加筋板在不同算例下的自由振动频率，表2选取了典型阶型的振动频率。

网格的疏密对有限元模型最后的分析也会有一定的影响，尤其当有限元网格划分很大时，计算的结果将会出现较大的偏差。因此在算例5，采用了40×40这种更密的网格，振动分析的云图最后与算例2进行比较，通过四边简支自振频率的理论计算结果比较，可得出网格越密、分析结构越精确。

表1

表2 典型阶型的振动频率

通过比较算例1与其余4个算例，可以看出，算例1的各阶振型的振动频率明显比其余4个算例要小，表明对板材进行加筋之后，各阶的振动频率会增大，即增加了抗振动能力；但在加筋的4个算例中，频率有一定的差别，基本上相似，并没有超过5%，这表明对于同一板材，采用不同型材加强对加强板材的抗振能力不同，但差别不大。

3 结 语

1）针对同一模型，首阶振动到十阶振动的频率依次增大，振幅逐渐变小，所造成的危害也相对减弱。分析振动频率值和最大振动位移值可知，加密集梁的板的振动频率比加稀疏梁的板的振动频率大，但前者的最大振动位移值也较小，即引起结构的振幅小，对结构的危害也相应减弱，因此梁的密集性对结构的自由振动影响比较明显，适用于工程结构的计算与校核。

2）对板材进行加筋之后，各阶的振动频率会增大，即增加了抗振动能力。

3）通过以上的5个算例比较分析，可以看出，不同的加筋形式，不同加筋距离，以及不同网格划分都将对加筋板有限元模型振动分析有一定的影响，尤其是加筋距离的影响，对于同一板材，采用不同型材加强对加强板材的抗振能力不同，但差别不大。

4）有限元网格的疏密对有限元模型分析有一定的影响，网格越密，分析结构越精确。但当网格密到一定程度时，再对网格进行加密对结果影响已微乎其微。因此在对加筋板有限元模型进行有限元分析时，网格选取要合适。

1 黎胜，赵徳有.船舶板梁组合结构的振动分析［J］.船舶工程，2000（6）：11－12

2 张晓君.基于Nastran的船舶局部强度有限元分析［J］.浙江海洋学院学报，2006（9）

3 曹志远.板壳振动理论［M］.第1版.北京：中国铁道出版社，1983

4 刘彦峰.密加筋结构强度和翁定性的力学性能分析与结构设计［D］.武汉：武汉理工大学，2006