三体船典型节点疲劳强度预报及影响因素分析

发布时间：2017-10-20 21:27

  本文关键词：三体船典型节点疲劳强度预报及影响因素分析

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【摘要】：随着人类对海洋的不断开发利用,各种新式船舶不断涌现,三体船作为其中的佼佼者,备受关注。三体船作为一种新式船舶,其结构与一般的普通船舶有着较大的区别。总的来看,三体船由于其结构的特殊性,其连接桥结构强度较弱、受力和形变也较为严重,是三体船结构损伤的重要隐患部位。在船舶及海洋工程中,其安全性评估技术是成功设计的关键,只因在茫茫大海之中,一旦运营中发生损伤事故,很有可能就会带来严重的经济损伤和人员伤亡。因此就三体船结构的安全性和可靠性问题开展研究显然具有十分重要的意义。目前的研究表明,疲劳破坏是发生船舶结构安全事故的其中一种主要形式。本文将以疲劳评估的基本理论和基本方法为基础,利用有限元分析的方法,从结构强度模型分析、疲劳载荷的计算、疲劳强度的评估方法、疲劳载荷的不确定性和疲劳寿命可靠性分析等多个方面对三体船连接桥结构开展研究工作。主要研究内容如下:(1)简单描述现有的各种船舶结构疲劳评估的分析方法,在此的基础上重点讨论了基于Miner线性累积损伤理论和S-N曲线的疲劳强度评估方法的基本原理、具体步骤以及一些相关的修正思路和理论。(2)建立三体船的有限元模型,根据相关的规范确定相应载荷工况并进行必要的全船强度分析,并根据所得计算结果在三体船的连接桥位置确定数个疲劳热点。在获得热点以后,对热点位置进行结构细化工作,建立适合于疲劳强度校核的三体船疲劳强度模型。(3)建立三体船的水动力模型,根据疲劳强度校核的要求计算在不同工况下的水动力参数,将所得结果加载到三体船疲劳强度模型中。利用线性理论获得疲劳载荷,从而利用谱分析的方法计算得到相应热点的疲劳寿命。(4)针对波浪载荷各种因素的不确定性,分别分析了波浪谱、有义波高、平均跨零周期、海况发生不确定性、浪向不确定性等多个因素对三体船疲劳寿命评估中的影响。并在考虑各种不确定因素的基础上,就对三体船各个热点的疲劳计算结果的可靠性进行了分析。
【关键词】：三体船 连接桥 谱分析 疲劳寿命 不确定性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.43;U674.951
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 高速三体船的研究概况和发展趋势11-12
• 1.2 船舶结构疲劳问题的概述12-15
• 1.3 疲劳可靠性研究概述15
• 1.4 研究内容15-17
• 第二章 疲劳损伤理论17-28
• 2.1 概述17
• 2.2 S-N曲线17-20
• 2.3 P-S-N曲线20-21
• 2.4 设计S-N曲线21-22
• 2.5 Miner疲劳累积损伤22-23
• 2.6 应力范围长期分布为连续型的疲劳累积损伤计算23-25
• 2.6.1 Weibull分布23-25
• 2.6.2 疲劳累积损伤计算25
• 2.7 应力范围的分段连续型分布模型25-27
• 2.7.1 Rayleigh分布模型25-26
• 2.7.2 疲劳累积损伤计算26-27
• 2.8 本章小结27-28
• 第三章 疲劳评估的直接计算方法28-40
• 3.1 概述28-29
• 3.2 谱分析方法原理简述29-30
• 3.3 应力响应传递函数的获得30-33
• 3.4 应力的响应谱33-35
• 3.5 应力范围的短期分布35-36
• 3.6 应力范围的长期分布36-37
• 3.7 疲劳累积损伤度的计算37-38
• 3.8 雨流修正38-39
• 3.9 本章小结39-40
• 第四章 连接桥疲劳评估实例40-54
• 4.1 概述40
• 4.2 确定疲劳评估的目标结构位置40-44
• 4.3 模型节点细化44-46
• 4.4 基于谱分析的疲劳损伤计算46-50
• 4.5 短期海况对长期疲劳损伤度的贡献50-52
• 4.6 JONSWAP谱和P-M谱在结构疲劳评估的差别52-53
• 4.7 本章小结53-54
• 第五章 三体船疲劳强度预报不确定性分析54-79
• 5.1 概述54
• 5.2 疲劳寿命的随机性54-55
• 5.3 疲劳载荷的不确定性55-56
• 5.4 波浪载荷不确定性分析56-75
• 5.4.1 短期应力响应的不确定性57-58
• 5.4.2 长期应力响应的不确定性58-59
• 5.4.3 波浪谱型的不确定性59-64
• 5.4.4 波高的不确定性64-66
• 5.4.5 平均跨零周期的不确定性66-71
• 5.4.6 海况发生概率的不确定性71-73
• 5.4.7 浪向不确定性73-75
• 5.4.8 长期应力响应不确定性的计算结果75
• 5.5 疲劳可靠性分析75-77
• 5.6 本章小结77-79
• 结论与展望79-81
• 6.1 总结79
• 6.2 展望79-81
• 参考文献81-85
• 攻读博士/硕士学位期间取得的研究成果85-86
• 致谢86-87
• 附件87

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本文编号：1069472