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小型玻璃钢开敞艇结构强度分析

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第４２卷第１期　船海工程　
Ｖｏ１．４２　Ｎｏ．１　２０１３年Ｏ２月　
ＳＨＩＰ＆０ＣＥＡＮ　ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ　
Ｆｅｂ．２０１３　
ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７９５３．２０１３．Ｏ１．００６　
小型玻璃钢开敞艇结构强度分析　
黄燕玲　，郭强波　，廖
文　，彭开洲　
（１．武汉市船舶检验所，武汉４３００００；２．广州文冲船厂有限责任公司设计部，广州５１０７２５）　
摘要：基于大型通用有限元软件Ｐａｔｒａｎ／Ｎａｓｔｒａｎ，采用层合板复合材料处理玻璃钢复合材料和复合材料　
夹心结构，计算分析５２０开敞玻璃钢游艇在满载状态下最大航速航行时艇体结构受力情况。对比两种不同约　
束状况下的应力和变形，并与航行试验时观察到的变形结果相比较，证明该计算结果的可靠性。　
关键词：玻璃钢游艇；层合板；直接计算　中图分类号：Ｕ６７４．９３４；ＴＧ１５６　
文献标志码：Ａ　
文章编号：１６７１－７９５３（２０１３）０１－００２１－０３　
２０世纪６０年代中期，玻璃纤维增强塑料开　始在游艇上应用，由于在技术上、经济上取得了重　２玻璃钢游艇的有限元模型　
大的突破，因而被广泛用于制作游艇艇体　。　。目　
根据实船结构形式、受力、精度要求等　ｊ，运　前国外的玻璃钢船长度已经达到７０　ｍ以上，而我　用结构力学和有限元知识对实际结构进行简化，　
国现阶段只能制造长４０　ｍ以下的玻璃钢船。不　
选用合适的模拟单元得出有限元模型。　但在尺度上落后于国外，即使同尺度玻璃钢船，其　
２．１属性定义与网格划分　
结构形式也跟国外先进技术存在差距　Ｊ。受限　
几何模型仅是描述空间形状及结构定位，只　制的不是玻璃钢材料本身的性能，而是缺乏这方　有对各种板材、骨材结构的材料属性进行赋值并　面的结构设计和结构计算方法。　
划分网格后才能进行有限元分析。铁和钢等各向　１玻璃钢船的结构特性　
同性材料相比，复合材料有限元网格划分显得非　常复杂。玻璃钢游艇中的铺层塑料增强纤维材料　玻璃纤维增强复合材料具有比强度高、不锈　属于正交异性材料，每层材料属性进行设置时需　蚀、建造工艺性好、使用周期成本低等优点，在船　要输入２个主方向的弹性模量、剪切模量和泊松　舶工业中取得越来越广泛的应用。与同尺度、等　比　，具体参数见表１。　
截面的钢质船相比，玻璃钢船的刚度只是钢质船　表１玻璃钢材料模型常数　
的１／１５～１／２０。　
玻璃钢材料因其弹性模量低而容易产生扭曲　
和弯曲变形，因此，玻璃钢船的骨材就需要采用特　
定的截面形式来抵抗弯扭变形。通常情况下，玻　璃钢船的骨架梁材会采用梯形帽形截面，截面表　玻璃钢游艇的骨架梁材划分网格时，并没有　面铺设玻璃纤维，中间空心部分填充芯材。　
像普通钢质船那样使用梁单元，其原因是玻璃钢　舷侧、甲板和舱壁等与底部不同之处在于其　
船的骨材也是用玻璃纤维进行多层铺设而成，并　
独特的夹层结构，即在铺层结构的中间铺设一层　带有芯材。而普通的梁单元并不能准确地表达层　泡沫芯材。尽管芯材的力学性能比较低，但结构　
合结构形式，因此选用板单元来替代梁单元　Ｊ。　的剪切强度主要由芯材承受，面板仅起部分作用。　
板的铺层方向为［０／４５／一４５／０／９０／０］，每层板厚　度是通过层合板厚度均分来处理的。　
收稿日期：２０１１—１２—０９　本文艇体总长为５．２　Ｉｎ，型宽为１．８０　１ＴＩ，型深　修回日期：２０１２—０２—２０　
０．７８　ｉｎ，吃水０．３５　ＩＴＩ。艇体结构尺寸见表２。　
第一作者简介：黄燕玲（１９８５一），女，硕士生　划分的单元网格长度为１００　ｍｉｌｌ，共２　４２９个　
研究方向：结构安全性与可靠性研究　
ｓｈｅｌｌ单元。由于复合材料是各向异性的，所以当　Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｙａｎｌｉｎｇｌ００９＠１２６．ｃｏｒｎ　
结构的方向有变化时，使用局部坐标，使材料的性　
２１　

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/c71cc187240c844769eaeecb.html