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基于实验应力分析的汽车渡船跳板强度校核

 

 

于 涛 ,张礼贵,沈超明

(1.南京市交通运输综合行政执法监督局，江苏 南京 210011；2.江苏科技大学 船舶与海洋

学院，江苏 镇江 212000)

0 引言

在越江交通、近海岛屿和陆岛之间，汽车渡船承担着重要的作用。据统计，江苏境内每日有超过5万辆汽车通过汽车渡口渡江，长江江苏段现用渡船超过100艘，其中“28车渡”以上的大型专用渡船约占50%。随着建造技术的不断提高，运输车辆日益大型化，且为了达到高的经济效益，车辆一般满载，因此对汽车渡船跳板强度提出了更高的要求。

朱志宏针对汽车渡船跳板主梁因为弯曲强度不足容易断裂破坏的情况，基于影响线法对33 m汽车渡船跳板的主梁进行了强度校核，发现用影响线法分析移动的车辆经过跳板这一动态过程更加准确且容易确定主梁应力最大的位置；邵学祥等对车客渡船跳板进行了结构优化，并用有限元分析校核，

出利用新型和优化结构可有效提高跳板寿命；郑锡超等对跳板进行结构优化，在满足强度要求的条件下将跳板重量减少22.25%；于大庆等以南京板桥28客渡船为研究对象，对5种不同工况下的跳板强度进行了有限元计算并采用应力应变测试技术对主跳板进行了负荷实验，结果表明跳板的变形、跳板上表面和跳板纵桁结构的强度均满足2016年更新后的《船舶与海上设施起重设备规范》要求；廖燕辉使用有限元软件Patran对“奇石车渡01”客渡船跳板的强度进行了计算并对照规范分析了跳板变形的主要原因。

现役的汽车渡船跳板虽然在

时满足强度规范，但是用有限元和数值分析的方法对其进行强度校核的方法始终停留在理论研究，很少有具体的测试对其强度进行校核，渡船的运行仍然存在安全隐患，因此提出一种行之有效的强度测试与分析方法具有重大意义。本文根据某服役中的汽车渡船跳板的结构和工作特点，结合有限元分析与实验应力分析技术，提出一套完整的强度测试与分析方案，并进行了实测与验证，以期为此类船舶的检验提供有效手段。

1 测试方案总体设计

1.1 跳板结构及主要参数

某汽车渡船船首和船尾的跳板结构完全相同。为了方便车辆停放与行驶，该船甲板呈长方形，两端设有带铰链的跳板，汽车通过跳板上下渡船。测试跳板由主跳板和各种加强构件组成，并且板面为弧状。其主要参数如下：总长度为9 600 mm，板尾边长为13 060 mm，板首边长为8 300 mm，材料为16 Mn，弹性模量为2.06×10MPa，屈服强度为355 MPa，密度为7 850 kg/m，泊松比为0.3。渡船跳板需要在受到动态车辆载荷、惯性载荷等作用时其强度满足规范要求。

1.2 测点布置和载荷及约束情况

为了确定测点的位置，在测试前利用有限元软件对结构进行静力学分析，初步掌握跳板应力分布情况，确定测点布置位置。根据《船舶与海上设施起重设备规范》(2007)及其2016年变更通告，试验拟采用的加载车辆载重量约为800 kN，在与船端连接的铰链处节点上施加纵向、横向、垂向线位移约束，另一端两边角的节点上施加横向、垂向线位移约束，额载工况加载示意图见图1。