李小叶，程 祥

(江苏省船舶设计研究所有限公司，江苏 镇江 212003)

0 引言

某多功能执法艇航行于内河B级航区，具有巡航、指挥、排档、拖带等多种功能。受航道的影响，该船吃水和船长受到限制。为了给舵机提供安装空间，尾部甲板必须局部升高。满足各项执法功能后，该船的拖桩只能布置在尾甲板的高度变化部分。由于拖桩结构形式比较特殊，为了确定其所受应力大小，采用有限元分析的方法，对其结构进行应力分析。

1 拖桩的结构设计

该船的拖桩布置如图1所示。在拖桩结构设计过程中，有3种方案可供选择。方案1，拖桩安装在升高甲板上，不伸入主甲板;方案2，拖桩伸入主甲板下，与主甲板下的甲板纵桁连接;方案3，拖桩伸入主甲板下，与船底板及中内龙骨连接。详细的结构如图2～图4所示。

图1 拖桩布置图

2 有限元应用于拖桩结构计算

以上3种设计方案中，拖桩及其连接构件的应力和变形情况有着很大的区别。为尽量真实反映拖桩及其连接构件的应力和变形情况，采用有限元法进行计算，为方案选择提供依据。

2.1 有限元模型

(1)几何模型建立

几何模型的建立对于有限元计算来说是非常重要的。建立准确的几何模型为建立良好的有限元模型提供了方便。根据结构详图，建立了甲板、横梁、强横梁、甲板纵桁，舷侧板、肋骨、强肋骨，船底板、中内龙骨，拖桩立柱及横杆等几何模型。

(2)单元类型选取

单元是用来模拟研究对象物理特性的基本单位，单元类型的选取应符合物体的变形和受力特征。……