Zur Spannungsanalyse von Schiffen im Seegang über die Methode finiter Elemente FEMPA

In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Berech nung von Ubertragungsfunktionen fUr Deformationen des im regelm!Sigen Seegang oszillierenden SchiffskastentrKgers entwickelt. Das Verfahren basiert auf der Methode der Finiten Elemente, mit deren Hilfe reelle EinfluSmatrizen berechnet werden. Die EinfluBmatrizen geben die Antwort der Struktur auf Einheitsknotenlasten wieder. Zur Bestimmung dieser Ein fluBmatrizen werden zwei vlege beschrieben: 1. ein direktes Verfahren, 2. ein erweitertes "Substructure"-Verfahren, wobei das Letztere die einzige Moglichkeit zur Behandlung groBer Tragwerke darstellt. Aus der Multiplikation der reellen EinfluSmatrizen mit den komplexen hydrodynamischen DrUcken resultieren die Ubertragungsfunktionen der Antworten des Kastentragers. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, daS die im Schiffbau ubliche Unterscheidung zwischen den Belas tungsfKllen LKngsfestigkeit und Torsion entfKllt, da das Rechenmodell geeignet ist, die tatsKchliche Belastung, die gewohnlich eine Uberlagerung beider Belastungsarten beinhaltet, wiederzugeben. Mit den Ubertragungsfunktionen wird schlieBlich eine statistische Analyse im Kurz- oder Langzeitbereich durch gefUhrt mit dem Ziel, Kurzzeitantworten oder Entwurfswerte zu finden. Grundvoraussetzung des Verfahrens ist die LinearitKt des AmplitudenverhKltnisses von erregender Welle und ihrer ·Iirkung. Dies trifft im Bereich kleiner Bewegungsamplitu den zu. Wie von der Methode der Finiten Elemente her bekannt, sind die Rechenzeiten fUr die Ermittlung der EinfluSmatrizen - 8- relativ hoch; Formeln zur Abschatzung der Computerzeiten fur konkrete Anwendungen werden angeceben.

Klappentext

In der vorliegenden Arbeit wird ein Verfahren zur Berech­ nung von Ubertragungsfunktionen fUr Deformationen des im regelm!Sigen Seegang oszillierenden SchiffskastentrKgers entwickelt. Das Verfahren basiert auf der Methode der Finiten Elemente, mit deren Hilfe reelle EinfluSmatrizen berechnet werden. Die EinfluBmatrizen geben die Antwort der Struktur auf Einheitsknotenlasten wieder. Zur Bestimmung dieser Ein­ fluBmatrizen werden zwei vlege beschrieben: 1. ein direktes Verfahren, 2. ein erweitertes "Substructure"-Verfahren, wobei das Letztere die einzige Moglichkeit zur Behandlung groBer Tragwerke darstellt. Aus der Multiplikation der reellen EinfluSmatrizen mit den komplexen hydrodynamischen DrUcken resultieren die Ubertragungsfunktionen der Antworten des Kastentragers. Der Vorteil dieser Vorgehensweise liegt darin, daS die im Schiffbau ubliche Unterscheidung zwischen den Belas­ tungsfKllen LKngsfestigkeit und Torsion entfKllt, da das Rechenmodell geeignet ist, die tatsKchliche Belastung, die gewohnlich eine Uberlagerung beider Belastungsarten beinhaltet, wiederzugeben. Mit den Ubertragungsfunktionen wird schlieBlich eine statistische Analyse im Kurz- oder Langzeitbereich durch­ gefUhrt mit dem Ziel, Kurzzeitantworten oder Entwurfswerte zu finden. Grundvoraussetzung des Verfahrens ist die LinearitKt des AmplitudenverhKltnisses von erregender Welle und ihrer ·Iirkung. Dies trifft im Bereich kleiner Bewegungsamplitu­ den zu. Wie von der Methode der Finiten Elemente her bekannt, sind die Rechenzeiten fUr die Ermittlung der EinfluSmatrizen - 8- relativ hoch; Formeln zur Abschatzung der Computerzeiten fur konkrete Anwendungen werden angeceben.

Inhalt

1. Einleitung.- 2. Beschreibung des Lösungsweges zur Ermittlung statischer Größen im natürlichen Seegang.- 3. Berechnung statischer Größen im regelmäßigen Seegang.- 4. Aufbau des Programmsystems.- 5. Anwendung des entwickelten Programmsystems.- 6. Zusammenfassung.- 7. Literatur.- 8. Bildanhang.