内河沥青船热应力参数敏感性及疲劳强度分析

发布时间：2020-08-03 18:26

【摘要】：沥青船是一种具有高附加值的运输船舶,由于加热装置以及隔热层等结构的存在,使得沥青船在建造过程中存在一定难度。沥青船运载的石油沥青温度在120℃~180℃之间,高温液货不仅大幅度增加了船舶双壳结构的温度梯度,而且给船舶构件带来了明显的附加温度应力,甚至有可能使局部构件产生屈服,从而危及结构的安全。但之前有关内河沥青船的研究较少,因此对于此类船舶结构强度与疲劳强度的评估就具有较高的工程价值。本文以内河石油沥青船为例,完成了温度场计算、总体强度分析以及疲劳强度分析,总结了内河石油沥青船结构与疲劳强度的一些特点。具体研究工作及成果如下:首先,介绍了沥青船营运状态下整体装载工况和环境条件分布,结合CCS《船舶结构疲劳指南》的经验公式计算得到波浪弯矩、水动压力、船舶运动加速度等载荷。其次,采用MSC.Patran软件建立船体结构网格模型,将上述计算载荷直接加载到船体结构上或通过MPC点关联重心位置完成载荷的施加。然后开展有限元计算,其中分别考虑当装载情况不变的情况下,有无热应力时,船体结构的受力影响。针对热应力的影响因素,选取其中主要的三个参数分别为隔热层厚度、沥青温度以及船体外部温度进行分析计算。基于四种工况的应力计算结果,进行应力集中区域的筛选,研究得出船舶波浪载荷的选取原则、总体强度影响因素及可能发生疲劳破坏的区域。同时考虑船舶在航行过程中遇外舷侧破损情况下,由于船体进水导致内舷侧处会出现较大的温度梯度,使得船体应力增加,因此可能在船舶航行过程中发生危险。最后介绍了基于S-N曲线和Palmgren-Miner累积损伤原理的名义应力法以及热点应力法分析流程,结合总体强度分析与规范要求得出高应力区域。通过进行热点的筛选与精细网格的建立,用名义应力法计算9个疲劳热点的累积疲劳强度,然后选取最靠近纵向槽型舱壁纵骨以及底边舱折角位置进行热点应力计算,对比两种疲劳强度计算方法结果可以发现,虽然两种方法结果存在一定差异,但是每个方法结果中仍是上甲板、内底板要大于舷侧处纵骨节点的累积疲劳损伤。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U674.133.2

【参考文献】

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本文编号：2780027