冰载荷作用下极区船舶强度校核研究
发布时间：2020-08-09 01:29
【摘要】：根据美国国家冰雪数据中心报告，北极地区海冰面积正以每十年3.5%的速度递减。同时，北极地区存储有全球未勘探石油资源的25%。在不断上升的石油价格和不断增长的石油消耗量的驱使下，北极地区和亚北极地区的石油开采日益频繁。并且由于北极地区海冰面积的缩小为商船运输新航线的开辟提供了非常有利的条件，越来越多的大型冰区加强船舶进入这一海域。然而，人们对北极海域尚没有足够的知识和经验，因此，如何保障北极地区船舶与海洋结构物安全，成为了设计者、操作者和规范制定者所面对的一个新问题。本文主要研究极区船舶冰载荷计算和冰载荷作用下结构安全性校核，具体内容包括： 1.首先介绍海冰的特性及对极区船舶的影响，然后总结计算冰载荷的基本方法和原理； 2.按照极限能量机理计算冰载荷，通过使用MATLAB编程，实现冰载荷计算，并且对某极区船舶与不同形状冰相互作用而产生的冰载荷进行了计算和对比； 3.由于目前不同的极区船舶规范对船体结构塑性能力的要求不尽相同，本文使用极限载荷来校核极区船舶冰载荷作用下结构安全性，并通过对比提出了适用于冰载荷作用下极区船舶强度校核的极限载荷准则； 4.非线性有限元分析需要耗费大量时间，本文通过引入塑性方程，并结合合理的极限载荷准则，提出了冰载荷作用下船体板强度校核的快速校核方法。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.4
【图文】：
近北极地区经济发展的重要推动力量[3]。图1-1显示了目前相关研究热点集中的地理区域。图1-1 极区研究热点集中的地理区域[4]Figure 1-1 Typical geographical regions where ice actions are of current concern由于北极地区海冰面积的缩小为石油的开采和商船运输新航线的开辟提供了非常有利的条件，越来越多的大型冰区加强船舶进入这一海域。然而，北极及亚北极地区环境条件严酷，船舶需要进行特殊设计才能抵挡冰载荷。船舶和冰之间的碰撞，通常会导致严重的结构破坏，如破损甚至沉没。历史上最大的船舶事故，泰坦尼克号就是和冰山发生碰撞而沉没的[5]。而且船舶与冰碰撞还会造成巨大的经济损失。如图1-2所示，1994年1月，船舶Ohio与冰山发生碰撞，该船的球鼻艏被撕裂
图1-2 Ohio与冰山相撞后受损的船首Figure 1-2 Damaged bow of Ohio after collision with iceberg号事故后，由于现代雷达技术和卫星技术的发展，船海平面15米的冰山以及质量大于2000000吨的冰山，的可能性微乎其微[7]。然而，小的浮冰非常难监测，成的累积损害不亚于大的冰山。日新月异，但仍然处于初级阶段，人们对北极海域尚此，如何保障极区船舶与海洋结构物的安全，成为了者所面对的一个新问题。作为教育部、财政部重大科计系统（二期）”的一部分，本文主要研究极区船舶结构安全性校核，研究结果可为船舶数字化智能设计研究现状
定义基于冰情和船舶航行速度。RMRS IR的冰载荷计算，基于船冰相互作用水动力模型，船舶设计公式利用了结构的塑性能力。图1-3展示了一个现代极区油轮的设计概念图。在设计极区油轮时，需要考虑非常多的设计因素，如破冰船首、冰区加强的船身、推进系统设计、船体防冻处理、机械系统、舰桥设计、乘客和船员的舒适性设计和冰区操纵系统等[29-31]。本小节只考虑结构设计部分。根据极区船舶规范设计极区船舶的流程如下所示。图1-3 现代极区油轮设计概念图Figure 1-3 Concept of a modern Arctic tanker
本文编号：2786386
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.4
【图文】：
近北极地区经济发展的重要推动力量[3]。图1-1显示了目前相关研究热点集中的地理区域。图1-1 极区研究热点集中的地理区域[4]Figure 1-1 Typical geographical regions where ice actions are of current concern由于北极地区海冰面积的缩小为石油的开采和商船运输新航线的开辟提供了非常有利的条件，越来越多的大型冰区加强船舶进入这一海域。然而，北极及亚北极地区环境条件严酷，船舶需要进行特殊设计才能抵挡冰载荷。船舶和冰之间的碰撞，通常会导致严重的结构破坏，如破损甚至沉没。历史上最大的船舶事故，泰坦尼克号就是和冰山发生碰撞而沉没的[5]。而且船舶与冰碰撞还会造成巨大的经济损失。如图1-2所示，1994年1月，船舶Ohio与冰山发生碰撞，该船的球鼻艏被撕裂
图1-2 Ohio与冰山相撞后受损的船首Figure 1-2 Damaged bow of Ohio after collision with iceberg号事故后，由于现代雷达技术和卫星技术的发展，船海平面15米的冰山以及质量大于2000000吨的冰山，的可能性微乎其微[7]。然而，小的浮冰非常难监测，成的累积损害不亚于大的冰山。日新月异，但仍然处于初级阶段，人们对北极海域尚此，如何保障极区船舶与海洋结构物的安全，成为了者所面对的一个新问题。作为教育部、财政部重大科计系统（二期）”的一部分，本文主要研究极区船舶结构安全性校核，研究结果可为船舶数字化智能设计研究现状
定义基于冰情和船舶航行速度。RMRS IR的冰载荷计算，基于船冰相互作用水动力模型，船舶设计公式利用了结构的塑性能力。图1-3展示了一个现代极区油轮的设计概念图。在设计极区油轮时，需要考虑非常多的设计因素，如破冰船首、冰区加强的船身、推进系统设计、船体防冻处理、机械系统、舰桥设计、乘客和船员的舒适性设计和冰区操纵系统等[29-31]。本小节只考虑结构设计部分。根据极区船舶规范设计极区船舶的流程如下所示。图1-3 现代极区油轮设计概念图Figure 1-3 Concept of a modern Arctic tanker
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 ;Calculations of plastic collapse load of pressure vessel using FEA[J];Journal of Zhejiang University(Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal);2008年07期
本文编号：2786386
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/2786386.html
