船舶结构强度全船有限元计算研究

发布时间：2017-03-18 03:00

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【摘要】：船舶结构的规范设计基本上以船体梁理论以及大量经验公式为基础，存在一定的弊端和局限性。目前，对船舶结构强度进行直接计算方面的研究，基本上都还限于舱段的模型，但是舱段模型的缺点是明显的。 与内河船舶、海船相比，江海通航船舶的舱室布置及结构有自身的特点，所受到的载荷也不尽相同。对于此类船舶，用有限元方法计算时，为了得到比较准确的变形和应力结果，可能需要特殊的处理方法。对全船结构进行强度直接计算显然更合理。国内外主要船级社对大型船船，如大型集装箱船(具有甲板大开口)等船舶也有采用全船结构强度直接计算分析的指南，由于在计算模型中允许对结构进行简化处理，其结果中仍有近似的成分。 由于计算机软硬件的飞速发展，采用基于肋距和纵骨间距的有限元网格模型，对全船结构的强度进行直接计算分析原则上已不存在困难，但其工作量很大、涉及因素很多，所以它的应用尚不广泛，尤其在国内开展此类分析的方法尚不多见。 本论文以一艘130m江海直达散货船为对象，对于全船结构有限元直接计算方法及其过程中的各种问题进行了研究和探讨。该船船体结构具有大跨度、长通舱、大开口等特点。由于这一系列的特殊性，采取规范的总强度计算方法难以合理地评估船体强度，且采用舱段模型进行直接计算也存在困难。所以有必要对船体结构进行全船的三维有限元计算分析。采用大型有限元计算软件MSC／Patran、MSC／Nastran(版本2001r3)，对本船的变形和应力水平进行计算分析，确定船体结构的高应力区域，，对船体结构的强度进行评估。 计算表明，采用全船结构强度直接计算的方法，是可行的，也是可靠的。
【关键词】：有限元方法 全船结构 强度 直接计算 惯性释放
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 引言8-9
• 1.2 国内外研究现状分析9-12
• 1.3 课题研究的目的、意义12-14
• 1.3.1 中国船舶工业发展近况12-13
• 1.3.2 课题研究目的及意义13-14
• 1.4 本课题的来源14
• 1.5 本课题的主要研究内容和计算方法14-16
• 1.5.1 本课题的主要研究内容14-15
• 1.5.2 本课题的主要研究方法15-16
• 第2章 船体结构、模型建立及边界条件16-36
• 2.1 船体结构说明16-19
• 2.1.1 主尺度和主要参数16-17
• 2.1.2 结构型式17-19
• 2.2 有限元模型19-35
• 2.2.1 模型范围19-21
• 2.2.2 坐标系21
• 2.2.3 单元21
• 2.2.4 材料参数21-22
• 2.2.5 计算模型22-35
• 2.3 边界条件35-36
• 第3章 载荷计算及许用应力36-66
• 3.1 计算工况36-37
• 3.2 空船重量37-38
• 3.3 舱内货物压力38-42
• 3.3.1 压载水压力38-40
• 3.3.2 货物压力40-42
• 3.4 舷外水压力42-62
• 3.4.1 压载工况44-50
• 3.4.2 满载工况50-56
• 3.4.3 半载工况56-62
• 3.5 外力平衡的调整62-65
• 3.6 许用应力65-66
• 第4章 主要计算结果66-114
• 4.1 板单元形心处中面应力计算结果66-97
• 4.2 梁单元轴心应力计算结果97-102
• 4.3 位移计算结果102-114
• 第5章 结论与展望114-116
• 5.1 结论114-115
• 5.2 展望115-116
• 参考文献116-120
• 致谢120-121
• 攻读硕士学位期间的论文发表情况121

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 韩强;姚震球;陈家旺;杨新利;;海上风机吊装船全船结构强度分析[J];船舶;2011年05期

2 吴晓伟;马伟佳;;刚性充气艇结构的有限元分析[J];江苏船舶;2012年05期

3 冀温凯;糜成杰;魏利;;槽口方箱型船有限元边界条件施加方法研究[J];江苏船舶;2012年06期

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

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2 黄铖;无人艇的有限元参数化建模与变截面优化方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

3 张华;基于共同规范的油船结构强度直接计算研究[D];武汉理工大学;2010年

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6 樊佳;基于设计波法的舰船整船有限元强度分析[D];华中科技大学;2011年

7 黄重阳;基于响应面法的散货船结构优化设计[D];大连理工大学;2011年

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10 杨富茗;80000DWT散货船冰区航行有限元强度分析[D];大连海事大学;2012年

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本文编号：253791