冰区船舶冰载荷及船体结构优化研究

发布时间：2017-08-07 07:01

  本文关键词：冰区船舶冰载荷及船体结构优化研究

  更多相关文章： 冰区船舶 冰载荷 弯曲破坏 挤压破坏 结构优化

【摘要】：国际上对海洋冰区的研究早已展开,冰区船舶的设计和建造技术也基本成熟,而目前我国对于冰区船舶的研究无论是从理论还是从工程上都尚处于起步阶段。不仅是极地冰区,非极地冰区的资源开发及航道利用同样对于中国这样的中高纬度国家有着重要意义。这一切都离不开本文研究的对象——冰区船舶。 文章以某南极磷虾捕捞加工船为研究对象,以《钢质海船入级规范》为基础,在先前船体结构加强的工作基础上,研究了海冰与船体结构的相互作用过程,建立了符合实际的冰载荷计算模型,并对船体结构进行校核和优化,使其在安全性的基础上更加经济。本研究可以分为两个部分,一是对冰载荷的研究,二是对冰区船体结构的有限元分析及优化。 在冰载荷的研究过程中,文章通过研究海冰对船体的作用原理,细化冰对船体的作用方式和作用力的分布,从船艏对冰排的弯曲破坏以及船艏以外区域对冰排的挤压破坏两个方面建立了三维理论模型,计算后与常规公式及规范计算方法进行了比较,为冰载荷优化计算开拓了研究思路。 在冰区船体结构有限元分析及优化过程中,文章首先针对研究对象的作业环境和作业方式,对船体结构所受复杂工况进行了研究,并对低温条件下不同冲击载荷作用的船舶结构力学特性进行了分析；同时运用大型有限元计算软件ANSYS,建立冰载荷作用区域的有限元模型,通过数值仿真分析,研究低温环境下船体结构的力学特性以及典型区域结构在冰载荷作用下的应力分布、应变分布,并对该南极磷虾捕捞加工船冰区加强结构进行了强度评估及结构优化。
【关键词】：冰区船舶 冰载荷 弯曲破坏 挤压破坏 结构优化
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-8
• 1 绪论8-13
• 1.1 冰区资源价值及冰区船舶的研究意义8-9
• 1.1.1 北极冰区资源对于我国的价值8
• 1.1.2 南极冰区资源对于我国的价值8-9
• 1.2 冰区航行规范及冰载荷研究现状9-11
• 1.2.1 冰区航行船舶的相关规范9-10
• 1.2.2 冰载荷的研究现状10-11
• 1.3 冰区船舶技术的发展现状11-12
• 1.4 本文的研究内容12-13
• 2 海冰的形式及海冰与船舶的相互作用13-20
• 2.1 海冰的形式13-14
• 2.1.1 按海冰的外形分类13
• 2.1.2 按海冰的运动状态分类13
• 2.1.3 按海冰的生成阶段分类13-14
• 2.2 海冰与船舶的相互作用14-20
• 2.2.1 海冰与船舶相互作用工况14-18
• 2.2.2 典型海冰与船舶相互作用工况18-19
• 2.2.3 海冰与船艏倾斜结构作用的破坏模式19
• 2.2.4 海冰与舷侧直立结构作用的破坏模式19-20
• 3 冰载荷研究20-35
• 3.1 船艏倾斜结构所受冰载荷求解20-27
• 3.1.1 弯曲破坏时冰载荷的研究现状20-24
• 3.1.2 本船采用的倾斜结构冰载荷计算模型24-27
• 3.2 舷侧直立结构所受冰载荷求解27-31
• 3.2.1 挤压静冰力的研究现状28-30
• 3.2.2 本船采用的舷侧直立结构冰载荷计算公式30-31
• 3.3 确定计算参数31-32
• 3.4 计算结果32-35
• 3.4.1 船艏倾斜结构所受冰载荷32
• 3.4.2 舷侧直立结构所受冰载荷32
• 3.4.3 经验公式对比32-34
• 3.4.4 与规范计算结果的对比34-35
• 4 冰区结构有限元分析35-60
• 4.1 研究思路35-37
• 4.1.1 船舶概述35-36
• 4.1.2 有限元方法36-37
• 4.1.3 强度评估流程37
• 4.2 结构强度评估模型37-41
• 4.2.1 坐标系统37-38
• 4.2.2 有限元模型38-40
• 4.2.3 板厚及梁特性40
• 4.2.4 结构的材料特性40
• 4.2.5 边界条件40-41
• 4.3 设计冰载荷41-46
• 4.3.1 船体分区41
• 4.3.2 设计冰载荷41-45
• 4.3.3 峰值压力因子45-46
• 4.3.4 船体区因子46
• 4.4 强度评估46-47
• 4.4.1 参考应力46-47
• 4.4.2 许用应力47
• 4.5 结构强度评估47-56
• 4.5.1 有限元计算结果47-56
• 4.5.2 结论56
• 4.6 基于冰载荷研究的有限元计算结果56-60
• 5 冰区加强船的结构优化探究60-67
• 5.1 结构优化策略60-63
• 5.2 优化后结构强度评估63-66
• 5.3 结论66-67
• 参考文献67-69
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李志军,卡艾·瑞斯卡;斜面结构物上冰作用力三维理论实验检验[J];大连理工大学学报;2001年01期

2 康友平;;51800DWT冰区加强型成品油轮船体结构设计[J];广东造船;2008年02期

3 隋吉学;作用于斜坡结构物上海冰荷载的二维计算[J];海洋环境科学;1996年02期

4 于永海,岳前进;冰对锥体结构作用力的预测模型分析[J];海洋学报(中文版);2000年03期

5 孙松;南极磷虾[J];世界科技研究与发展;2002年04期

6 穆森;朱浩;陈际丰;;锥体抗冰结构在码头主体结构中的应用[J];水运工程;2010年09期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 郭峰玮;基于实验数据分析的直立结构挤压冰荷载研究[D];大连理工大学;2010年

，

本文编号：633306