小型气垫船结构强度有限元分析研究

发布时间：2017-05-12 09:08

  本文关键词：小型气垫船结构强度有限元分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文采用有限元直接计算法对小型气垫船的结构强度进行计算分析，并以俄罗斯设计生产的“KHIVUS-10”小型气垫船为例做了进一步的规范计算及有限元直接计算，并将结果与中国船级社相应规范进行了比较，从而探讨中国规范对于本船的适用性和设计结构的差异性。 根据有限元原理的船舶强度直接计算法，通过对该船实体的结构参数进行有限元建模并且加载计算，可得到该船整体的应力分布，从而对比规范进行校核，以达到改造生产目的。 本文从气垫船的研究现状入手，主要包括以下几个部分：第一，详细分析此类船舶的结构特点和总体性能，对其所受外部载荷及总体强度计算做基本说明。第二，对有限元直接计算法的概念和理论基础做了初步的介绍。第三，运用有限元计算软件MSC.PATRAN(2005R2版)，按照母型船实际结构资料进行几何建模及划分有限元网格。在对有限元模型进行加载时做出合理边界约束。第四，通过对整船做惯性释放以达到准静态三维有限元强度分析计算，得到其结构变形及应力分布，最终对船体强度做出判断。 由于气垫船的结构设计复杂，工况的种类数量较多，现有条件下对其进行详细准确的计算及模拟还具有相当大的困难，，因此本文根据常用的气垫船强度校核状态选取典型工况进行了结构应力水平的估算，以证明该气垫船主船体结构足以满足中国船级社相应规范标准。 从计算得到的结果可以看出，对全船进行有限元强度直接计算是较为可靠的，并且是不可缺少的环节。目前我国对于气垫船整船有限元强度的分析及发表的相关文章较为缺乏，希望能通过本文的计算分析为我国气垫船的发展起到一定参考作用。
【关键词】：气垫船 有限元 结构强度 惯性释放
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U674.943
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 概述9-14
• 1.1.1 气垫船的分类9
• 1.1.2 课题研究的背景和意义9-12
• 1.1.3 船体强度的研究意义12-14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.2.1 气垫船结构研究现状14
• 1.2.2 直接计算法研究现状14-16
• 1.3 气垫船结构的初步研究与性能分析16-23
• 1.3.1 材料与结构的研究和优化17-19
• 1.3.2 性能特点分析19-20
• 1.3.3 技术参数与结构布置20-23
• 第2章 强度分析直接计算法23-34
• 2.1 直接计算法的发展23
• 2.2 直接计算法的计算原理23-29
• 2.2.1 矩阵方程的形式23-26
• 2.2.2 惯性平衡分析26-27
• 2.2.3 平面应力的方程式27-29
• 2.3 有限元原理及解法29-32
• 2.3.1 有限元法基本思想29
• 2.3.2 有限元法基本流程及解法29-31
• 2.3.3 惯性释放简介31-32
• 2.4 有限元直接计算法在船舶领域的实用32-33
• 2.5 本章小结33-34
• 第3章 小型气垫船有限元模型的建立34-42
• 3.1 有限元计算软件 MSC.PATRAN 简介34-37
• 3.1.1 软件简介34-36
• 3.1.2 软件功能36-37
• 3.2 气垫船有限元模型的建立37-41
• 3.2.1 几何模型的建立37-40
• 3.2.2 划分有限单元40
• 3.2.3 材料参数40-41
• 3.2.4 有限元模型规模41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 气垫船结构强度分析计算42-73
• 4.1 气垫船载荷分析42-44
• 4.2 设计外载荷计算44-49
• 4.3 气垫船结构规范计算49-54
• 4.4 有限元强度计算分析54-57
• 4.4.1 工况分析54-56
• 4.4.2 边界条件56
• 4.4.3 有限元模型的加载56-57
• 4.5 安全标准57
• 4.6 整船及局部有限元强度计算分析57-70
• 4.7 根据规范设计板厚分析70-71
• 4.8 本章小结71-73
• 第5章 结论与展望73-76
• 5.1 结论73-74
• 5.2 文章总结74
• 5.3 本文不足与未来研究展望74-76
• 参考文献76-78
• 攻读硕士学位期间公开发表的论文及参与项目78-79
• 致谢79

【参考文献】

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本文编号：359336