Application of direct calculation methods to the determination of wave external loads for assessing the strength of the ship hull

Abstract

Рассмотрен подход к определению волновых нагрузок с помощью прямых гидродинамических расчетов для последующего их использования конечно-элементным моделях конструкции корпуса судна. Проведен ряд гидродинамических расчетов, базирующихся на решении уравнений линейной теории качки судна панельным методом. Результаты расчетов в виде давлений и параметров качки сопоставляются с величинами, получаемыми по формулам классификационных обществ. С помощью аппарата преобразования случайного входного процесса волнения в выходной процесс отклика строятся их краткосрочные и долгосрочные характеристики. Из полученных волновых откликов при назначении доминирующего формируются расчетные волновые случаи. Набор доминирующих откликов формируется на основе общих принципов и накопившегося опыта анализа прочности судна, представленных в правилах различных классификационных обществ. Каждому волновому случаю из правил подобрано соответствующее положение судна на условной – эквивалентной волне, для которого определяются сопутствующие составляющие волнового воздействия. Данный подход позволяет в расчетных моделях МКЭ одновременно учитывать всю систему внешних воздействий, отвечающих за общую и местную прочность. Сравнение получаемых прямым методом эпюр давлений в поперечных сечениях демонстрирует качественную сходимость с эпюрами давлений, заложенными в расчетных формулах правил классификационных обществ. An approach to the determination of wave loads using direct hydrodynamic calculations for their subsequent use in finite element models of the hull structure is considered. A number of hydrodynamic calculations based on solving the equations of the linear theory of ship pitching by the linear method have been carried out. The results of calculations in the form of pressures and pitching parameters are compared with the values obtained by the formulas of classification societies. With the help of the apparatus for converting the random input process of excitement into the output process of response, their short-term and long-term characteristics are constructed. From the received wave responses, when assigning the dominant, even wave cases are formed. The set of dominant responses is formed on the basis of general principles and accumulated experience in analyzing the strength of the vessel, presented in the rules of various classification societies. For each wave case, the corresponding position of the vessel on a conditional equivalent wave is selected from the rules, for which the accompanying components of the wave action are determined. This approach allows the calculation models of the FEM to simultaneously take into account the entire system of external actions responsible for general and local strength. Comparison of the pressure plots obtained by the direct method in cross-sections demonstrates qualitative convergence with the pressure plots laid down in the calculation formulas of the rules of classification societies.