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以往分析散裝貨輪之結構強度, 大略有下列兩種方式:(1)理想化成三次元鋼架構造,
而以變位法處理。(2) 理想化成三次元板結構物, 再以有限元素法分析。前者之解析
過程雖不難, 但其結果之精確度不佳, 后者雖可得相當精確之結果, 然而由於散裝貨
輪的體積龐大, 使用一般有限元素法解析時, 至少需要分割成上千個元素, 方能得到
較佳之結果, 此時, 即使不考慮資料處理上的煩雜, 所需要的計算時間亦極為驚人,
因此極亟需要一種較為簡便而不損其精確度的方法來取代一般之有限元素法處理散裝
貨輪的強度分析。
有限帶板法是Y.K.CHELING 針對沿長方向具有同一斷面形狀之結構物( 如橋染、船舶
……等 )而提倡之一種新元素所使用的元素為長條形的帶板元素、兩長邊勻節線。短
邊方向與一般之有限元素相似, 以多項式為內插函數長邊方向, 則以能滿足兩端邊界
條件之有限項可微分函數級數( 三角函數、超三角函數…等 )作為形狀函數, 其次每
條節線上對應於每一級數項取四個變數作為一般化參數(Uim,Zim,Wim,Qim) 因此, 自
由度的數目僅為節線數目的四倍乘上所用級數項數, 而且由和元素所組成之大域( 整
體結構 )勁性矩陣和質量矩陣均為狹窄的帶矩陣, 故能大幅度地減少計算時間和簡便
資料的處理。
又以有限帶板法, 對平板、空間褶板等結構之強度, 挫曲和振動解析時所得的結果,
均具有令人滿意的精確度, 因此, 可以確認其為結構解析之有效工具。
本文中并用帶板元素和梁元素, 寫成一FORTRAN 程式(FISM), 用以解析散裝貨輪中承
受較大彎矩的船舯附近的部份結構,(一立體艙),探討其在靜負荷( 水壓、貨壓 )作用
下的撓度和應力分布。解析的結果與實船計測量比較, 得知其有20% 以內的精確度。
因此, 本文的解析法, 可供為散裝貨輪初步設計階段的簡易計算法。
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