计入有效度的强力上层建筑设计研究

发布时间：2017-10-31 10:33

  本文关键词：计入有效度的强力上层建筑设计研究

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【摘要】：对于强力上层建筑,现行规范通常要求按照完全有效的情况进行设计,可能会造成船体强度过剩和材料浪费。出于结构理性设计的考虑,本文在强力上层建筑的设计中计入有效度的影响,研究如何在保证船体强度的基础上,根据上层建筑参与总纵强度的有效度设计出结构重量较轻的上层建筑,并提出了强力上层建筑设计的基本流程。有效度是强力上层建筑设计的关键所在,合理地定义有效度能对设计提供较大的参考价值。本文针对现行的若干有效度定义推导相互换算关系,指出在设计中宜将面积折减系数定义为有效度。在设计初期可采用英国劳氏军规经验公式和斯曼斯基公式对有效度进行近似计算。斯曼斯基公式的推导基于传统组合梁理论,并根据强力上层建筑的实际情况进行了适当简化,所得结果具有较高的精确性。强力上层建筑的设计基于等强度设计原则,即保证设置上层建筑后的剖面强度与无上层建筑时主船体的强度相等。通过理论推导可以得到若干结论:相较于认为上层建筑完全有效的情况,计入有效度后维持剖面等强度所需的上层建筑面积更小;仅在上层建筑中部有效度较高的区域,进行上甲板和上层建筑的材料调整能有效减轻结构重量。在此基础上,本文以某船为例进行了强力上层建筑的设计,将单层强力上层建筑的设计方法推广到多层;以船中剖面为参考,提供了其它剖面的设计思路。另外,全船有限元分析可在后期设计阶段采用,其计算结果较为精确,可为最终设计的确定提供依据。在强力上层建筑的设计中,还需重点关注其应力集中问题。在上层建筑的端壁、侧壁门洞开口以及侧壁端部处均易出现明显的应力集中,可参照规范采取适当的加强措施减弱应力集中的程度。
【关键词】：有效度 强力上层建筑 等强度设计 应力集中 全船有限元
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.43;U663.6
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-20
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-18
• 1.2.1 上层建筑的强度理论研究11-13
• 1.2.2 上层建筑的数值计算研究13-15
• 1.2.3 上层建筑的设计研究15-18
• 1.3 本文主要研究内容18-20
• 第二章 上层建筑强度理论20-31
• 2.1 引言20
• 2.2 上层建筑受力和变形特征20-22
• 2.3 上层建筑强度理论22-27
• 2.3.1 传统组合梁法理论22-24
• 2.3.2 双梁理论24-27
• 2.4 上层建筑有效度定义27-29
• 2.5 本章小结29-31
• 第三章 强力上层建筑设计31-48
• 3.1 引言31-32
• 3.2 强力上层建筑等强度设计32-45
• 3.2.1 上层建筑甲板设计34-40
• 3.2.2 上层建筑侧壁对上层建筑甲板面积的修正40-41
• 3.2.3 上层建筑设计结果的调整41-42
• 3.2.4 上层建筑甲板与上甲板的材料调整42-44
• 3.2.5 上层建筑甲板材料分配44-45
• 3.3 强力上层建筑的应力集中及加强45-46
• 3.3.1 侧壁端部过渡45-46
• 3.3.2 前后端壁下方加强46
• 3.3.3 侧壁门洞开口加强46
• 3.3.4 侧壁下方加强46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 上层建筑有效度近似计算48-60
• 4.1 引言48
• 4.2 有效度定义比较48-50
• 4.3 理论公式近似计算有效度50-58
• 4.3.1 劳氏军规经验公式50-51
• 4.3.2 斯曼斯基近似计算公式51-58
• 4.4 本章小结58-60
• 第五章 某船强力上层建筑设计60-83
• 5.1 引言60
• 5.2 主船体及上层建筑主尺度60-61
• 5.3 船中剖面等强度设计61-73
• 5.3.1 上层建筑有效度估算62
• 5.3.2 上层建筑甲板设计62-64
• 5.3.3 上层建筑侧壁对上层建筑甲板的调整64-66
• 5.3.4 上层建筑设计结果的调整66-68
• 5.3.5 上甲板与上层建筑甲板的材料调整68-70
• 5.3.6 上层建筑甲板材料分配70-71
• 5.3.7 剖面校核71-72
• 5.3.8 设计小结72-73
• 5.4 设计中的问题讨论73-81
• 5.4.1 多层强力上层建筑设计的推广73-75
• 5.4.2 其它剖面的设计75-78
• 5.4.3 有效度对设计结果的影响78-81
• 5.5 本章小结81-83
• 第六章 全船有限元分析83-99
• 6.1 引言83
• 6.2 全船有限元计算83-88
• 6.2.1 有限元模型83-85
• 6.2.2 计算载荷及载荷施加85-87
• 6.2.3 边界条件87
• 6.2.4 细化有限元分析87-88
• 6.2.5 许用应力88
• 6.3 上层建筑有效度计算88-92
• 6.3.1 全船三维有限元模型计算结果89-90
• 6.3.2 理论公式计算结果90-91
• 6.3.3 有效度计算结果对比分析91-92
• 6.4 上层建筑等强度设计验证92-94
• 6.5 上层建筑应力集中区域细化网格分析94-98
• 6.6 本章小结98-99
• 第七章 总结与展望99-103
• 7.1 主要工作及创新点99-101
• 7.2 后续研究工作101-103
• 参考文献103-107
• 致谢107-108
• 攻读学位期间发表的学术论文108-110

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本文编号：1121998