CN117141670A - 一种用于船舶结构力学分析的船模及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于船舶结构力学分析的船模及其制作方法，船体为一体成型的壳体结构，船体的型线与待验证的船舶结构外壳一致；船体内部设有多个质量块，质量块为片状结构，质量块沿船体的长度方向间隔设置，多个质量块的质量分布与待验证的船舶结构内部构造的质量分布一致；每个质量块的上方设置有安装架；沿船长方向设置的测量梁通过安装架与质量块刚性连接；测量梁上设置有光纤传感器组，光纤传感器组沿测量梁的长度方向上布置于测量梁的表面，光纤传感器组用于测量测量梁的应变分布，从而不需考虑船模分段，减少船模加工工艺步骤，准确获取模态的连续状态信息，使船模结构适用于大型船舶初步设计及力学性能验证，更加精确的进行船舶结构可靠性的验证。
Description
技术领域
本发明涉及船舶结构力学分析技术领域，尤其是一种用于船舶结构力学分析的船模。
背景技术
近二十年来，船舶的日益大型化，高强度钢的普遍化，船舶的高速化，使得在海上航行的船体遭遇的波激振动现象日益明显。船舶结构在海上不管风浪多大，只要船长、航速、刚度综合达到一定范围，即船体在水中的振动频率与波浪诱导的频率接近，就会发生波激振动，这个现象对船舶结构的疲劳寿命的危害是十分巨大的。
在目前除了应用三维水弹性力学数值分析预报船体结构的水弹性响应外，模型水池试验是校验波浪外载荷及监测波激振动对疲劳损伤方面非常重要的一个手段。常规的水弹性响应均需要采用分段船模来测量每个剖面的载荷，该载荷沿着船长的分布是不连续的，因此就无法准确的得到真实的载荷大小情况。同时，基于船舶静水力分析，业内学者往往认为只需要在船舶模型上切三次，即在L/4、L/2和3L/4(L为船长)处剖开，监测该三个剖面处的弯矩和剪力就能满足试验目的，当然也有的试验有多达10多个分段想近似连线获取外载荷曲线，但是这对加工工艺来说要求十分苛刻；甚至各大船舶规范都只是取梯形分布来给出载荷的大致范围。
同时，在上述分段模型进行船模干模态参数测量或者船模频率振型测量中也存在上述问题，即无法准确获取模态的连续状态信息。
事实上，真实的船舶的波浪载荷绝非与船舶的静水力外载荷类似，波浪载荷的幅值往往比静水力载荷大一数量级，而在发生波激振动的时候，其载荷会有很明显的高阶振动峰值，在目前的大型船舶入级送审时还未出现强制计算规定和试验验证，因此，精确获得沿船长的载荷分布规律，是船舶界还没有完成的一项任务。
在船模设计时，首先想到的是全尺寸缩比，即长、宽、高三维线性缩小，但是船体结构是有板梁组成，过大的缩尺比会使得船模的骨材特别薄而缺乏加工可能；于是分段船模是长期存在的一种测定船模分段不连续载荷的简易方法，并且目前本领域也未对分段式船模的测定外载荷的准确性进行质疑。
发明内容
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于船舶结构力学分析的船模及其制作方法，从而不需考虑船模分段，减少船模加工工艺步骤，准确获取模态的连续状态信息，使船模结构适用于大型船舶初步设计及力学性能验证，更加精确的进行船舶结构可靠性的验证。
本发明所采用的技术方案如下：
一种用于船舶结构力学分析的船模，包括船体，所述船体为一体成型的壳体结构，所述船体的型线与待验证的船舶结构外壳一致；
所述船体内部设置有多个质量块，所述质量块为片状结构，
所述质量块沿所述船体的长度方向间隔设置，多个质量块的质量分布与待验证的船舶结构内部构造的质量分布一致；
每个质量块的上方设置有安装架；
还包括沿船长方向设置的测量梁，所述测量梁通过安装架与质量块刚性连接；
所述测量梁上设置有光纤传感器组，所述光纤传感器组沿所述测量梁的长度方向上布置于所述测量梁的表面，所述光纤传感器组用于测量所述测量梁的应变分布。
其进一步技术方案在于：
所述船体和质量块采用3D打印成型。
所述船体和质量块为分体式结构，
所述船体内表面沿所述船体的长度方向间隔设置有多个凹槽，单个凹槽的长度方向与所述船体的横剖面方向一致，质量块的外周与所述凹槽紧配，所述船体的两侧上端面旋转设置有多个挡块，挡块与凹槽一一对应，挡块与单个质量块的上端侧面配合，用于质量块的垂向限位。
所述安装架的结构为包括固定安装于每个质量块上方的基座，所述基座上设置有与所述测量梁外周面配合的固定环，所述固定环用于将所述测量梁与所述基座刚性连接。
每个质量块的上部预埋有连接螺栓，所述连接螺栓与所述基座可拆卸固定连接。
所述固定环的结构为：包括上半环和位于所述上半环下方的下半环，所述下半环与所述基座连接，所述上半环和下半环配合后形成环形结构，所述环形结构的内周面与所述测量梁的外壁面匹配。
所述测量梁为圆形管状结构。
所述光纤传感器组包括安装于所述测量梁上方内壁面的上光纤传感器、安装于所述测量梁下方内壁面的下光纤传感器、安装于所述测量梁左侧内壁面的左光纤传感器、安装于所述测量梁右侧内壁面的右光纤传感器和呈螺旋状安装于所述测量梁内壁面的螺旋光纤传感器中的一种或多种，所述上光纤传感器、下光纤传感器、左光纤传感器和右光纤传感器的长度方向与所述测量梁的轴线平行，所述螺旋光纤传感器的螺旋线的延伸方向与测量梁长度方向一致。
一种用于船舶结构力学分析的船模的制作方法，包括以下步骤：
S1：根据待验证的船舶结构的型线信息采用3D打印制作船体，并在船体内表面沿船体的长度方向间隔设置多个凹槽；
S2：根据待验证的船舶结构的质量分布配置多个与凹槽一一对应的质量块，组合后的质量块的质量分布与待验证的船舶结构内部构造的质量分布一致，采用3D打印制作质量块；
S3：将质量块装配在凹槽内后对质量块限位，使质量块和船体刚性连接；
S4：在质量块上方可拆卸安装测量梁，测量梁的轴线与船长方向一致；
S5：在测量梁上安装光纤传感器组，并将光纤传感器组与采集仪器连接；
S6：S1-S5完成后，使船模整体被支撑起，然后对船体施加载荷，通过光纤传感器组测量测量梁处产生的应变；
S7：对采集仪器测量得到的应变数据进行处理，分析得出船模的力学性能，进而反应待验证船舶结构的实际力学性能；
S8：当S7中船模的力学性能不满足设计要求时，根据应变情况调整船舶结构，改变多个质量块的质量分布和或测量梁的结构，重复S2-S5的步骤组装船模后，再进行步骤S6直至验证得到最佳的船舶结构。
其进一步技术方案在于：
步骤S5中：测量梁为圆形管状结构，在测量梁上方和下方内壁面通长方向开槽，分别用于布设上光纤传感器和下光纤传感器；在测量梁左侧和右侧内壁面通长方向开槽，分别用于布设左光纤传感器和右光纤传感器，在测量梁的内壁面的通长方向布设呈螺旋线状螺旋光纤传感器，上光纤传感器、下光纤传感器、左光纤传感器、右光纤传感器和螺旋光纤传感器互不重叠。
本发明的有益效果如下：
本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过一体成型的船体内设置具有特定质量分布的质量块，用于模拟待验证船舶结构的质量分布，通过采用连续性的光纤传感器进行应变测量点的灵活选取，从而不需考虑船模分段，不需要再布放压铁，也不需要进行防水工作，减少船模加工工艺步骤，提高了船模制造的效率和准确度，准确获取模态的连续状态信息，使船模结构适用于大型船舶初步设计及力学性能验证，更加精确的进行船舶结构可靠性的验证。
同时，本发明还存在如下优势：
(1)通过设置船体和质量块为分体式结构，可以重复利用船体，在改变对应的与待验证船舶结构相应的设计参数时，通过更换质量块调整船模的结构，便于优化设计后船模的重复利用，降低成本的同时缩短生产周期。
(2)相对于质量块固定不动的基座起到支撑测量梁的作用，与测量梁通过固定环可拆卸连接，便于更换测量梁。
(3)通过设置测量梁为圆形管状结构，同时设置光纤传感器组中五条光纤传感器的不同布置方式，实现船模不同受力状态下的应变测量，方便快捷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的剖视图。
图3为本发明的剖视图(测量梁未装入)。
图4为本发明安装质量块过程图。
图5为本发明船体的剖视图。
图6为本发明船体的主视图。
图7为本发明测量梁为矩形管时光纤传感器组的安装示意图。
图8为本发明测量梁为圆形管时光纤传感器组的安装示意图。
图9为本发明测量梁为圆形管时光纤传感器组(螺旋光纤传感器)的安装示意图。
其中：11、船体；12、挡块；13、凹槽；2、质量块；21、连接螺栓；3、测量梁；4、安装架；41、基座；42、固定环；421、下半环；422、上半环；5、光纤传感器组；51、上光纤传感器；52、下光纤传感器；53、左光纤传感器；54、右光纤传感器；55、螺旋光纤传感器；6、电控室；7、螺旋桨。
具体实施方式
下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
实施例一：
如图1-图3所示，本实施例的用于船舶结构力学分析的船模，包括船体11，船体11为一体成型的壳体结构，船体11的型线与待验证船舶结构外壳一致。
船体11内部设置有多个质量块2，质量块2为片状结构，具体的，质量块2的平面与船体11的横剖面平行，且垂直于船体11的中纵剖面。
质量块2沿船体11的长度方向间隔设置，多个质量块2的质量分布与待验证船舶结构内部构造的质量分布一致。
具体的，质量块2的质量分布是指单块质量块2的质量分布以及多块质量块2的质量分布组合，质量块2的质量分布使船模与待验证的船舶结构质量分布一致，用于更加精确的模拟大型船舶结构中设备、舱体等结构分布，避免采用人工调节的压铁的方式设置质量分布，提高了船模结构的精确性。
每个质量块2的上方设置有安装架4；还包括沿船长方向设置的测量梁3，测量梁3通过安装架4与质量块2可拆卸固定连接。
测量梁3上设置有光纤传感器组5，光纤传感器组5沿测量梁3的长度方向上布置于测量梁3的表面，光纤传感器组5用于测量测量梁3的应变分布。
测量梁3，是船模在力学性能验证时结构发生垂向弯曲、水平弯曲变形以及扭转变形时承受外载荷的连续构件，通常采用钢、铝合金、不锈钢等金属材料加工制成，也可以采用类似高弹性模量的各项同性材料；测量梁3可以采用工字型、圆管或者矩形管型式，在测量梁3的表面布设光纤传感器。
光纤传感器组5是由一根或者多根光纤传感器组成，光纤传感器为外购件，光纤传感器是一种通过基于光频域反射原理(OFDR)感知应变的分布式光纤传感仪器，采用动态采集方式，可以测试测量梁3船长方向的垂向弯曲、水平弯曲以及扭转变形时的应变分布，进而推导得到垂向弯曲载荷、水平弯曲载荷和扭矩。沿光线传感器长度方向将光线传感器粘贴固定在测量梁3上，光线传感器的引线与采集仪器相连，采用光纤传感器结合整体式的船体11，实现多点的应变信息采集，且采集应变的部位可自由确定。
具体的，船体11的变形通过质量块2传递给安装架4，再由安装架4传递给测量梁3，通过安装在测量梁3上的光纤传感器组5进行应变测量。
本实施例船模可在地面进行质量、惯量和频率的测试，又能用于垂向、水平和扭转波浪载荷的测定，当在水中航行进行湿模态、波浪载荷的测试，可以在船体11后方设置螺旋桨7，更加精确的进行船模配重，可以在船体11的艉部设置电控室6，采集仪器、推进控制器、信号发射接收器均放在电控室6，当模型在水中航行时，可以通过无线信号进行操控；当进行船模干模态参数测量或者船模频率振型测量时，船模需要被吊装，光纤传感器组5与采集仪器电连接，采集仪器设置于实验室的控制台，控制台用于接收并分析应变信号。
需要指出的是，船体11可采用柔性、轻质、防水材料一体成型，如采用尼龙、树脂、聚丙烯、丙烯腈等材料，通过3D打印或注塑的方式成型，优选采用3D打印的方式制作，不需要额外准备模具；单独设计质量块2，预先设定质量块2的材料重心，精确控制插片式质量块2的重量重心，质量块2的材质为可分层调节密度材料，如陶瓷、金属、碱激发胶凝材料等，优选采用3D打印成型分层密度结构，单个质量块2也可以通过不同质量密度的块状结构拼接而成，通过调节质量块2不同部位的密度结构，实现质量块2特定的质量分布；质量块2和船体11可以采用相同的材料一体成型，也可以船体11单独成型后和质量块2装配于一体；重点在质量块2部分进行质量分布的匹配，船体11在成型过程中也可以结合待验证船舶结构外壳的质量分布进行制造。
通过一体成型的船体11内设置具有特定质量分布的质量块2，用于模拟待验证船舶结构的质量分布，通过采用连续性的光纤传感器进行应变测量点的灵活选取，从而不需考虑船模分段，不需要再布放压铁，也不需要进行防水工作，减少船模加工工艺步骤，提高了船模制造的效率和准确度，准确获取模态的连续状态信息，使船模结构适用于大型船舶初步设计及力学性能验证，更加精确的进行船舶结构可靠性的验证。
进一步，优化船体11和质量块2的结构，使设计和加工制作更方便。
船体11和质量块2采用3D打印成型。3D打印成型不需要配置大型模具，且可以更加程序控制精确设定质量块2的质量分布。
如图4-图6所示，船体11和质量块2为分体式结构。
船体11内表面沿船体11的长度方向间隔设置有多个凹槽13，单个凹槽13的长度方向与船体11的横剖面方向一致，质量块2的外周与凹槽13紧配，船体11的两侧上端面旋转设置有多个挡块12，挡块12与凹槽13一一对应，挡块12与单个质量块2的上端侧面配合，用于质量块2的垂向限位。
具体来说，质量块2的外周与凹槽13紧配的同时可拆卸，一方面使船体11的变形更好的传递给质量块2，另一方面便于质量块2的更换；挡块12与船体11上端的转轴转动配合，通过挡块12的水平旋转实现远离和靠近质量块2，挡块12与单个质量块2的上端的配合方式可以为卡接或着下压的方式，防止质量块2脱离凹槽13。
通过设置船体11和质量块2为分体式结构，可以重复利用船体11，在改变对应的与待验证船舶结构相应的设计参数时，通过更换质量块2调整船模的结构，便于优化设计后船模11的重复利用，降低成本的同时缩短生产周期。
进一步，优化安装架4的结构，使测量梁3的安装和更换更方便。
如图1-图3所示，安装架4的结构为包括固定安装于每个质量块2上方的基座41，基座41上设置有与测量梁3外周面配合的固定环42，固定环42用于将测量梁3与基座41可拆卸固定连接。相对于质量块2固定不动的基座41起到支撑测量梁3的作用，与测量梁3通过固定环42可拆卸连接，便于更换测量梁3。
如图2-图4所示，每个质量块2的上部预埋有连接螺栓21，连接螺栓21与基座41可拆卸固定连接。
如图2-图3所示，固定环42的结构为：包括上半环422和位于上半环422下方的下半环421，下半环421与基座41连接，上半环422和下半环421配合后形成环形结构，环形结构的内周面与测量梁3的外壁面匹配。
具体的，下半环421与基座41可以为一体结构或可拆卸固定连接，上半环422和上半环422之间可以一端铰接，另一端采用紧固件连接，通过环形结构与测量梁3的外壁面紧密贴合，使力更好的传递；当测量梁3为圆管时，环形结构为圆形，当测量梁3为矩形管时，环形结构为矩形。
实施例二：
当测量梁3为矩形管时，如图7所示，光纤传感器的长度方向与测量梁3的轴线平行，布置于矩形管的内侧壁，图7中a-c表示垂向载荷测量时光纤传感器的布置方式；
当测量梁3为圆管时，如图7、图8所示，光纤传感器的长度方向与测量梁3的轴线平行，布置于矩形管的内侧壁，也可以将光纤传感器呈螺旋状布置于矩形管的内侧壁。
在实施例一的基础上进一步选定测量梁3的具体截面形状，结合光纤传感器的设置方式，使船模的测量更加便捷。
如图8、图9所示，测量梁3为圆形管状结构。
由于船舶结构沿船长的刚度不一致，采用变截面形式的测量梁3使得船模的构造更加精细，该变截面的测量梁3需要承受船模的纵向载荷，常采用焊接方式，如果设置测量梁3为变截面形式，可以采用内径相同，不同段截面面积不同的方式的构造；圆形管状结构的测量梁3便于测量多种变形情况下的应变情况。
如图8、图9所示，光纤传感器组5包括安装于测量梁3上方内壁面的上光纤传感器51、安装于测量梁3下方内壁面的下光纤传感器52、安装于测量梁3左侧内壁面的左光纤传感器53、安装于测量梁3右侧内壁面的右光纤传感器54和呈螺旋状安装于测量梁3内壁面的螺旋光纤传感器55中的一种或多种，上光纤传感器51、下光纤传感器52、左光纤传感器53和右光纤传感器54的长度方向与测量梁3的轴线平行，螺旋光纤传感器55的螺旋线的延伸方向与测量梁3长度方向一致。
在测量时，根据船模的受力状态不同，光纤传感器组5的具体组成可以包括以下几种情况：
一、测量船模的垂向弯矩时，可以在测量梁3上方内壁面的通长方向单独布设上光纤传感器51，也可以在可以在测量梁3下方内壁面的通长方向单独布设下光纤传感器52，也可以在可以在测量梁3上方和下方内壁面的通长方向分别布设上光纤传感器51和下光纤传感器52，如图8中d～f所示；
二、测量船模的水平弯矩，需要同时在测量梁3的左侧和右侧内壁面分别布设左光纤传感器53和右光纤传感器54，如图8中g所示。
三、测量船模的扭矩，需要沿测量梁3的内壁面在通长方向呈的螺旋线状设置螺旋光纤传感器55，如图9所示。
四、当同时测量船模的垂向弯矩、水平弯矩和扭矩时，需要在测量梁3上方和下方内壁面通长方向开槽，分别用于布设上光纤传感器51和下光纤传感器52；在测量梁3左侧和右侧内壁面通长方向开槽，分别用于布设左光纤传感器53和右光纤传感器54，在测量梁3的内壁面的通长方向布设呈螺旋线状螺旋光纤传感器55，使五条光纤传感器互不重叠互不干扰。
通过设置测量梁3为圆形管状结构，同时设置光纤传感器组5中五条光纤传感器的不同布置方式，实现船模不同受力状态下的应变测量，方便快捷。
实施例三：
本实施例的用于船舶结构力学分析的船模的制作方法，包括以下步骤：
S1：根据待验证的船舶结构的型线信息采用3D打印制作船体11，并在船体11内表面沿船体11的长度方向间隔设置多个凹槽13。
S2：根据待验证的船舶结构的质量分布配置多个与凹槽13一一对应的质量块2，组合后的质量块2的质量分布与待验证的船舶结构内部构造的质量分布一致，采用3D打印制作质量块2。
S3：将质量块2装配在凹槽13内后对质量块2限位，使质量块2和船体11刚性连接。
S4：在质量块2上方可拆卸安装测量梁3，测量梁3的轴线与船长方向一致。可拆卸安装测量梁3使测量梁3与质量块2刚性连接，同时便于测量梁3的更换。
S5：在测量梁3上安装光纤传感器组5，并将光纤传感器组5与采集仪器连接；光纤传感器组5是由一根或者多根光纤传感器组成，光线传感器安装在测量梁3表面，沿光线传感器长度方向将光线传感器粘贴固定在测量梁3上，光线传感器的引线与采集仪器相连，采用光纤传感器结合整体式的船体11，实现多点的应变信息采集，且采集应变的部位可自由确定。
S6：S1-S5完成后，使船模整体被支撑起，然后对船体11施加载荷，通过光纤传感器组5测量测量梁3处产生的应变。具体的，当在地面进行质量、惯量和频率的测试是采用吊装的方式将船模整体支撑起，当在水池中进行垂向、水平和扭转波浪载荷的测定时，通过浮力的方式将模整体支撑起。
S7：对采集仪器测量得到的应变数据进行处理，分析得出船模的力学性能，进而反应待验证船舶结构的实际力学性能。
S8：当S7中船模的力学性能不满足设计要求时，根据应变情况调整船舶结构，改变多个质量块2的质量分布和或测量梁3的结构，重复S2-S5的步骤组装船模后，再进行步骤S6直至验证得到最佳的船舶结构。
以上船模的制作方法，通过3D打印船体11和质量块2，将符合待验证船舶结构的质量分布的船体11和质量块2组装，同时质量块2和测量梁3可拆卸固定连接，使得在改变待验证船舶结构相应的设计参数时，通过更换质量块2和测量梁3调整船模的结构，便于优化设计后船体11的重复利用，降低成本的同时缩短生产周期。
具体的，通过更改的船舶结构设计参数指导试验中船模零部件结构选择，进行再次独立设计制作或者根据库存的零件选配后，将新的质量块2或测量梁3装配在船体11上，实现船舶结构力学分析过程中所需要的船模构造的变动，降低船模的制作成本和周期。
实施例四：
实施例三的船模的制作方法中：测量梁3为圆形管状结构，在测量梁3上方和下方内壁面通长方向开槽，分别用于布设上光纤传感器51和下光纤传感器52；在测量梁3左侧和右侧内壁面通长方向开槽，分别用于布设左光纤传感器53和右光纤传感器54，在测量梁3的内壁面的通长方向布设呈螺旋线状螺旋光纤传感器55，上光纤传感器51、下光纤传感器52、左光纤传感器53、右光纤传感器54和螺旋光纤传感器55互不重叠。
S6中：对船体11施加载荷，使船体同时受到垂向弯矩、水平弯矩和扭矩，五条光纤传感器互不重叠互不干扰，使试验可针对船模在复杂受力状态情况下进行测试，更加符合船舶的实际受力情况，使试验结果更加精准。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。
Claims (10)
1.一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：包括船体(11)，所述船体(11)为一体成型的壳体结构，所述船体(11)的型线与待验证的船舶结构外壳一致；
所述船体(11)内部设置有多个质量块(2)，所述质量块(2)为片状结构，所述质量块(2)沿所述船体(11)的长度方向间隔设置，多个质量块(2)的质量分布与待验证的船舶结构内部构造的质量分布一致；
每个质量块(2)的上方设置有安装架(4)；
还包括沿船长方向设置的测量梁(3)，所述测量梁(3)通过安装架(4)与质量块(2)刚性连接；
所述测量梁(3)上设置有光纤传感器组(5)，所述光纤传感器组(5)沿所述测量梁(3)的长度方向上布置于所述测量梁(3)的表面，所述光纤传感器组(5)用于测量所述测量梁(3)的应变分布。
2.如权利要求1所述的一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：所述船体(11)和质量块(2)采用3D打印成型。
3.如权利要求2所述的一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：所述船体(11)和质量块(2)为分体式结构，
所述船体(11)内表面沿所述船体(11)的长度方向间隔设置有多个凹槽(13)，单个凹槽(13)的长度方向与所述船体(11)的横剖面方向一致，质量块(2)的外周与所述凹槽(13)紧配，所述船体(11)的两侧上端面旋转设置有多个挡块(12)，挡块(12)与凹槽(13)一一对应，挡块(12)与单个质量块(2)的上端侧面配合，用于质量块(2)的垂向限位。
4.如权利要求1所述的一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：所述安装架(4)的结构为包括固定安装于每个质量块(2)上方的基座(41)，所述基座(41)上设置有与所述测量梁(3)外周面配合的固定环(42)，所述固定环(42)用于将所述测量梁(3)与所述基座(41)刚性连接。
5.如权利要求4所述的一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：每个质量块(2)的上部预埋有连接螺栓(21)，所述连接螺栓(21)与所述基座(41)可拆卸固定连接。
6.如权利要求4所述的一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：所述固定环(42)的结构为：包括上半环(422)和位于所述上半环(422)下方的下半环(421)，所述下半环(421)与所述基座(41)连接，所述上半环(422)和下半环(421)配合后形成环形结构，所述环形结构的内周面与所述测量梁(3)的外壁面匹配。
7.如权利要求1-6任一所述的一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：所述测量梁(3)为圆形管状结构。
8.如权利要求7所述的一种用于船舶结构力学分析的船模，其特征在于：所述光纤传感器组(5)包括安装于所述测量梁(3)上方内壁面的上光纤传感器(51)、安装于所述测量梁(3)下方内壁面的下光纤传感器(52)、安装于所述测量梁(3)左侧内壁面的左光纤传感器(53)、安装于所述测量梁(3)右侧内壁面的右光纤传感器(54)和呈螺旋状安装于所述测量梁(3)内壁面的螺旋光纤传感器(55)中的一种或多种，所述上光纤传感器(51)、下光纤传感器(52)、左光纤传感器(53)和右光纤传感器(54)的长度方向与所述测量梁(3)的轴线平行，所述螺旋光纤传感器(55)的螺旋线的延伸方向与测量梁(3)长度方向一致。
9.一种用于船舶结构力学分析的船模的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：根据待验证的船舶结构的型线信息采用3D打印制作船体(11)，并在船体(11)内表面沿船体(11)的长度方向间隔设置多个凹槽(13)；
S2：根据待验证的船舶结构的质量分布配置多个与凹槽(13)一一对应的质量块(2)，组合后的质量块(2)的质量分布与待验证的船舶结构内部构造的质量分布一致，采用3D打印制作质量块(2)；
S3：将质量块(2)装配在凹槽(13)内后对质量块(2)限位，使质量块(2)和船体(11)刚性连接；
S4：在质量块(2)上方可拆卸安装测量梁(3)，测量梁(3)的轴线与船长方向一致；
S5：在测量梁(3)上安装光纤传感器组(5)，并将光纤传感器组(5)与采集仪器连接；
S6：S1-S5完成后，使船模整体被支撑起，然后对船体(11)施加载荷，通过光纤传感器组(5)测量测量梁(3)处产生的应变；
S7：对采集仪器测量得到的应变数据进行处理，分析得出船模的力学性能，进而反应待验证船舶结构的实际力学性能；
S8：当S7中船模的力学性能不满足设计要求时，根据应变情况调整船舶结构，改变多个质量块(2)的质量分布和或测量梁(3)的结构，重复S2-S5的步骤组装船模后，再进行步骤S6直至验证得到最佳的船舶结构。
10.如权利要求9所述的一种用于船舶结构力学分析的船模的制作方法，其特征在于：步骤S5中：测量梁(3)为圆形管状结构，在测量梁(3)上方和下方内壁面通长方向开槽，分别用于布设上光纤传感器(51)和下光纤传感器(52)；在测量梁(3)左侧和右侧内壁面通长方向开槽，分别用于布设左光纤传感器(53)和右光纤传感器(54)，在测量梁(3)的内壁面的通长方向布设呈螺旋线状螺旋光纤传感器(55)，上光纤传感器(51)、下光纤传感器(52)、左光纤传感器(53)、右光纤传感器(54)和螺旋光纤传感器(55)互不重叠。
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