基于柔性设计大型汽车运输船疲劳强度研究

发布时间：2017-09-04 05:25

  本文关键词：基于柔性设计大型汽车运输船疲劳强度研究

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【摘要】：疲劳强度评估是衡量船舶安全与可靠的重要指标。长期航行在海上的船舶,受到不断变化的环境载荷作用使其结构内部产生交变应力,高循环次数的加载与卸载极易使结构产生疲劳裂纹并造成结构破坏。大型汽车运输船为满足装卸作业需要,货舱内部不设置横舱壁,全船纵通甲板,船体容易在横倾状态下发生斜菱变形,极易在强横梁和强肋骨等连接部位形成高应力区域,而基于柔性设计原理的汽车运输船,其斜菱变形更为突出,相关部位的高应力现象更为明显,因此该类船舶结构疲劳性能评估更应该引起重视。疲劳强度评估结果受约束型式、平衡调整方式及载荷设置影响。行驶中的船舶处于全自由状态,而基于规范的结构分析则采用静态分析模式,根据经验公式确定设计载荷,并考虑平衡调整的附加载荷。平衡调整虽然可以平衡节点约束力,但不同的调整方式及约束型式对结构的内力与变形有一定的影响,进而影响结构的力学性能评估。另外,在大型汽车运输船舶疲劳强度评估简化算法中,GM取值将影响疲劳载荷、Weibull分布参数及平均过零频率的计算。论文的主要工作包括:(1)分析了不同的约束型式,包括挪威船级社汽车运输船疲劳强度评估的约束型式以及单点约束型式,分析了不同平衡调整方式,包括矢量力调整方式、惯性力调整方式以及惯性释放调整方式;(2)针对不同的约束型式以及平衡调整方式,对比了7800PCTC(Pure Car/Truck Carrier)的斜菱变形工况的结构应力场以及位移场,研究了约束型式与平衡调整方式对结构响应的影响规律;(3)针对不同的约束型式以及平衡调整方式,对比了7800PCTC的典型疲劳热点的疲劳寿命,研究了约束型式及平衡调整方式对疲劳寿命的影响规律;(4)针对不同的GM取值,对比了7800PCTC的典型疲劳热点的疲劳寿命,研究了GM取值对疲劳寿命的影响规律。论文针对约束型式、平衡调整方式以及GM取值对大型汽车运输船疲劳性能评估影响的研究具有重要的研究意义,对其它类型船舶的结构力学性能评估方法研制具有一定的借鉴价值。
【关键词】：汽车运输船 柔性设计 约束型式 平衡调整 疲劳强度
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.43
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 引言14-16
• 1.1.1 汽车运输船设计与研发的意义14
• 1.1.2 国内外汽车运输船发展现状14-16
• 1.2 大型汽车运输船的特征16-17
• 1.2.1 大型汽车运输船的结构特征16
• 1.2.2 大型汽车运输船的设计理念16-17
• 1.3 船舶疲劳问题研究现状17-19
• 1.3.1 疲劳的基本概念17-18
• 1.3.2 船舶结构的疲劳问题18
• 1.3.3 船舶疲劳评估的规范制定18
• 1.3.4 船舶疲劳评估的方法研究18-19
• 1.3.5 汽车运输船的疲劳强度评估19
• 1.4 本论文主要研究内容19-20
• 第二章 整船结构分析时载荷平衡调整方法研究20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 约束与约束反力20-22
• 2.2.1 三点约束20-21
• 2.2.2 单点约束21-22
• 2.3 载荷平衡调整22-33
• 2.3.1 规范平衡载荷22-23
• 2.3.2 矢量平衡力计算23-25
• 2.3.3 惯性平衡力25-32
• 2.3.4 惯性释放32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 斜菱工况（Racking）强度分析研究34-56
• 3.1 前言34
• 3.2 研究船舶说明34-35
• 3.3 7800PCTC有限元模型35-40
• 3.3.1 模型范围35
• 3.3.2 总体坐标系与单位35
• 3.3.3 模型单元35-36
• 3.3.4 材料特性36
• 3.3.5 结构腐蚀余量36-40
• 3.4 载荷计算40-46
• 3.4.1 船舶运动加速度40-42
• 3.4.2 甲板横向载荷42-43
• 3.4.3 甲板垂向载荷43-45
• 3.4.4 海水压力45-46
• 3.5 约束与载荷46-47
• 3.6 计算结果47-55
• 3.6.1 变形结果与分析47-50
• 3.6.2 应力结果与分析50-55
• 3.7 本章小结55-56
• 第四章 整船疲劳寿命计算56-84
• 4.1 前言56
• 4.2 疲劳热点56-59
• 4.3 疲劳载荷59-66
• 4.3.1 LC1a工况59-62
• 4.3.2 LC1b工况62-66
• 4.4 约束与载荷66
• 4.5 热点应力插值计算66-70
• 4.5.1 热点类型与应力差值计算67
• 4.5.2 十字形热点差值计算67-69
• 4.5.3 其它热点应力差值计算69
• 4.5.4 一般类型热点应力差值计算69-70
• 4.6 疲劳评估简化方法要点70-78
• 4.6.1 疲劳累计损伤简述70-71
• 4.6.2 S-N曲线选取71-72
• 4.6.3 板厚应力修正系数计算72
• 4.6.4 应力集中系数计算72-74
• 4.6.5 平均应力修正74-75
• 4.6.6 平均过零频率计算75-76
• 4.6.7 应力范围的长期分布76-77
• 4.6.8 组合应力计算77-78
• 4.6.9 疲劳累积损伤评估78
• 4.7 疲劳评估结果78-80
• 4.7.1 疲劳热点1疲劳寿命78-79
• 4.7.2 疲劳热点2疲劳寿命79
• 4.7.3 疲劳热点3疲劳寿命79-80
• 4.7.4 结果分析80
• 4.8 初稳性高对疲劳强度因素分析80-83
• 4.8.1 初稳性高取值80
• 4.8.2 对应不同GM值疲劳组合工况载荷80-81
• 4.8.3 对应不同GM值疲劳寿命计算81-83
• 4.8.4 计算结果分析83
• 4.9 本章小结83-84
• 第五章 总结与展望84-86
• 5.1 总结84-85
• 5.2 展望85-86
• 参考文献86-89
• 致谢89-90
• 在读期间发表的学术论文及研究成果90

【参考文献】

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本文编号：789609