超大型集装箱船弯扭耦合弹振响应及对疲劳强度影响研究

发布时间：2024-05-08 04:09

　　近年来,世界航运业竞争日益激烈,集装箱船不断向高速化、大型化发展,船体船体刚度不断下降,弹振效应显著,同时其甲板大开口使得船体容易发生水平弯曲和扭转的耦合振动,由此带来的舱口角隅等位置的疲劳强度问题成为业界关注的热点。本文将针对超大型集装箱船,探究考虑弯扭耦合联合作用的弹振载荷和结构响应计算方法及弯扭耦合弹振对疲劳强度的影响。本文以一艘21000TEU集装箱船为例,首先采用基于迁移矩阵法的模态分析程序计算船体的垂向和弯扭耦合模态,并与有限元模态结果进行了对比,验证了本文中迁移矩阵法模态分析程序的可靠性,并基于模态结果预报了目标船的弹振波浪载荷。而后依据规范,采用谱分析方法来校核超大型集装箱船的疲劳强度。分别设计开展了基于刚体理论和弹振载荷作用下的结构有限元准静态响应分析,通过对角隅等典型结构的疲劳损伤和寿命的计算评估,并将两者对比分析,探究了弹振对超大型集装箱船疲劳强度的影响。通过研究对比发现,基于准静态方法下的弹振响应导致的疲劳损伤明显大于刚体理论,疲劳寿命降低了约10%-40%,有的高达45%,因此在校核超大型集装箱的疲劳强度时,弹性效应的贡献不可忽视。进一步地,参考中国船级社规范...

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．２有限元准静态响应计算

算程序或软件计算载荷，用有限元方法输出应力，因而更加可靠，但是工作量较大。基??于谱分析理论的直接计算法计算疲劳是目前来讲最合理和较为精确的方法。结构应力的??直接计算方法常用的有准静态分析方法和动力响应分析方法。计算流程如图１．２和图１．３??所示。准静态分析方法是目前各船级社....

图２．２坐标系示意图??

图２．２坐标系示意图??固定坐标系０－义位，ＯＹ７坐标面在水平面上，ＯＺ轴竖直向上；??随船平动坐标系ｏ－ｘ＿ｙｚ，初始时刻与坐标系重合；??固船坐标系Ｇ－ｘｊａ，即原点Ｇ固连于船体质心，坐标系随船体运动场速度势的分解??随船平动坐标系ｏ－ｘｙｚ中，流场总速度势可以分解为定常和非....

图２．５结构外壳网格

?－??图２．５结构外壳网格?图２．６分段质量模型??模态计算之前首先需要准备相应的剖面参数准备文件。分段质量和剖面惯性矩由己??有的资料中获得，亦可以通过软件进行称量提取。弯曲扭转剖面参数中的圣维南扭转惯??性矩、剪心位置和扇性惯性矩等重要的扭转剪切参数则使用ＣＣＳ中国船级社开....

图２．７开口梁分段模型建立?图２．８剪流计算??

?ｌ＿—■■—■■■．．：，．ｉ??图２．７开口梁分段模型建立?图２．８剪流计算??垂向和弯扭振动方程里的相关参数确定之后便可以通过编制的模态计算程序进行??模态计算。迁移矩阵法计算模态时模态计算阶数可以由计算者自行设置，但是考虑到迁??移矩阵法在高阶计算的准确性难以保证，且在后....

本文编号：3967475