冰载荷作用下船舶结构的疲劳分析

发布时间：2021-06-19 08:09

　　近年来随着全球气候的不断变暖,极地冰川的消融情况日益严重,极地科学考察、资源开发和航道开辟等人类活动也逐渐增多,对适用于冰区航行的船舶提出了更高的需求。船舶在冰区海域航行时,处于以海冰为主的复杂环境条件之下。为了保证极地船舶航行的安全性,需要对冰载荷作用下的船舶局部结构进行疲劳损伤研究,为极地船舶的设计和维护提供保障。极地通常指的是北极圈（66°34′N）以北和南极圈（66°34′S）以南的地区,常年被海冰覆盖。近年来随着北极地区海冰的持续消融和航运技术的进步,北极航道通航季不断延长,通航条件不断优化,对冰区航行船舶的研究也不断深入。极地船舶在设计和运营中需要考虑海冰对结构疲劳的影响。本文主要针对极地冰区船舶局部结构在海冰作用下的疲劳问题进行研究,对冰载荷作用下的船舶结构进行疲劳分析。在冰载荷作用下船舶结构疲劳分析的过程中,构造合理的疲劳工况十分重要。本文通过对“雪龙”号科学考察船北极科学考察中观测的数据进行统计分析,得到海冰疲劳参数,主要包括海冰厚度和船舶航速。以此为基础得到两者的联合概率分布,构造冰区航行疲劳工况。本文建立船舶艏部结构的有限元模型,采用时域分析的方法,采用基于实测数... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 极地船舶结构疲劳的研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 极地船舶的发展现状
        1.2.2 极地船舶结构冰载荷的研究现状
        1.2.3 冰载荷作用下的船舶疲劳强度的研究现状
        1.2.4 海冰离散元方法的研究现状
    1.3 本文研究内容
2 极地船舶结构疲劳的分析方法
    2.1 船舶疲劳的基本概念
    2.2 结构疲劳破坏的S-N曲线
    2.3 结构疲劳累计损伤度
    2.4 船舶结构疲劳的时域分析方法
    2.5 本章小结
3 船舶结构疲劳参数的统计分析
    3.1 海冰参数分析
        3.1.1 海冰厚度的概率分布
        3.1.2 船舶航速的概率分布
    3.2 船舶冰区航行中的疲劳工况
        3.2.1 海冰厚度的疲劳工况
        3.2.2 船舶航速的疲劳工况
        3.2.3 冰厚和航速的联合疲劳工况
    3.3 本章小结
4 冰载荷作用下的船舶结构疲劳分析
    4.1 船舶与海冰相互作用过程分析
    4.2 船舶艏部结构有限元仿真
        4.2.1 模型的简化
        4.2.2 有限元建模流程
        4.2.3 船体结构的材料属性
        4.2.4 有限元分析过程
    4.3 结构的热点应力计算
    4.4 结构的热点应力循环统计
    4.5 结构的疲劳损伤分析
    4.6 本章小结
5 基于海冰离散元方法的船舶结构疲劳分析
    5.1 海冰离散元模型
        5.1.1 单元的接触模型
        5.1.2 单元的平行粘结模型
        5.1.3 单元的断裂模型
        5.1.4 海冰单元的运动方程
    5.2 基于离散元方法的船舶结构热点应力计算
    5.3 基于离散元方法的船舶结构疲劳分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3237444