Peculiarities of vibration of the regular grillage with one stringer and different design
Authors: Притыкин А.И. 
Published: December 2022

Вибрация является одним из источников появления трещин в обшивке судовых перекрытий, когда, например, конструкция попадает в резонанс с вынужденными колебаниями от гребного винта или работы двигателя. Однако точный динамический расчет перекрытий даже в простейших случаях связан с весьма сложными выкладками. К тому же перекрытие в этом случае рассматривается как система балок с неясными геометрическими характеристиками из-за неопределенности величин присоединенных поясков. Наиболее эффективным методом исследования колебаний перекрытий является метод конечных элементов, позволяющий учесть все нюансы деформации конструкции при динамическом воздействии на нее. В данной работе проведены расчеты собственных частот и соответствующих им форм колебаний бортового перекрытия разного конструктивного оформления, связанного с размерами балок, их формой, размером шпации и характером опирания по контуру. Полученные результаты МКЭ и по известной расчетной зависимости в большинстве случаев согласуются удовлетворительно. Но отдельные расчеты показали, что увеличение шпации может привести к заметным изменениям характера и формы колебаний, когда шпангоуты испытывают не изгибные, а крутильные колебания при значительной вибрации обшивки между ними. Отмечается, что при некотором соотношении изгибных жесткостей стрингера и шпангоутов ширина присоединенного пояска стрингера может существенно уменьшается по сравнению с принятой в Морском Регистре РФ. На основе проведенных исследований делается вывод, что наиболее надежным способом определения частот колебаний перекрытия является метод конечных элементов, сопровождаемый графической информацией о форме этих колебаний.

Vibration is one of sources of appearance of gaps in ship grillages, when for example grillage is subjected to resonance with external vibration from screw or main engine. But precise dynamic calculation of grillage even in simplest cases is joint with big complexities. By the way, a grillage in this case is considering as a system of beams with not fully clear geometric parameters because of indeterminate magnitudes of associated plates of hull plating. More efficient method of investigation of the grillage vibration is the finite element method, allowing take in a view all peculiarities of the construction under dynamic action on it. In this study it was calculated the natural frequencies and corresponding to them forms of vibration of the board grillage of different construction, such as dimensions of stringer, frame space and type of boundary conditions. Obtained by FEM results and on well-known relation for simply supported grillage in many cases are in good correlation. But some calculations show, that increasing of space can bring to changing in character and form of vibration, when frames have not flexural but torsional vibration with essential oscillation the hull plating. It is noted, that for some relations between flexural rigidities of stringer and frames the width of associated plate for stringer is less the recommended by Russian Maritime Register. On base of obtained by FEM results it is concluded, that only reliable way of determination of natural frequencies of grillage is the finite element method, accompanied with graphic information about form of vibration.