计及温度载荷的滚塑船结构强度评估

发布时间：2017-09-13 08:28

  本文关键词：计及温度载荷的滚塑船结构强度评估

  更多相关文章： 滚塑船 船体结构 温度场 温度应力 强度评估

【摘要】：近年来,滚塑船作为一种航速快、稳性好、节能环保的新型船舶越来越受欢迎,它的研发已被世界各国高度重视。本文在研究滚塑船强度的问题中考虑温度载荷的影响有两个方面的原因:其一,由于目前还没有一套有关滚塑船的完整的强度计算规范,国内外研究者们对各类钢质船舶的结构强度以及热应力都进行了计算分析,但还未涉及针对塑料类船舶在此方面的研究,他们的研究重点仅仅放在对该类船舶的工艺流程和制造上;其二,当主机运行时船体结构会与外界介质存在较大的温度梯度,给船体构件带来显著的附加温度应力,同时在受到波浪水压力和螺旋桨振动等外力作用下,会导致局部构件产生较大的变形,从而危及结构的安全。为保证船体在运输中的安全性和实用性,因此本文对其结构强度的分析具有一定的意义。本文以一艘11.4m的滚塑船为例,考虑在温度荷载影响下对结构进行分析并校核。为了分析热应力在结构强度中所占的应力成分大小,将载荷计算分为三部分:先计算设计载荷,即常规载荷下的结构强度评估;再计算温度载荷;然后计算实际载荷(即设计载荷与温度载荷的组合)。其计算过程如下:首先,利用有限元分析软件MSC.Patran建立三维全船计算模型。其次,对传热模型定义属性并施加相应的边界条件,进行传热分析,得到空载和满载工况下整个模型的温度分布情况,并以其建立相应的温度场。再次,定义边界条件和材料属性,施加约束,确定设计载荷(包括螺旋桨激振力、波浪水压力以及固定载荷),并在满载和空载工况下进行结构强度计算分析。然后,重新定义材料属性,并计算满载工况下的温度荷载(将计算得到的温度场转化成温度荷载)。最后,进行实际载荷(包括温度荷载与设计载荷)下的结构强度计算并对计算结果进行校核。通过计算和研究,采用有限元法对滚塑船的计及温度载荷的结构强度进行计算分析是可行的。得到了船体构件的温度场分布规律、变形和应力水平,并得出了一些有益的结论。本文的研究工作对该类船体设计具有一定的参考价值。
【关键词】：滚塑船 船体结构 温度场 温度应力 强度评估
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U661.43
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 论文研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-19
• 1.2.1 船用低密度聚乙烯材料14-15
• 1.2.2 国内外滚塑艇发展现状15-16
• 1.2.3 国内外温度应力研究现状16-17
• 1.2.4 国内外船体振动研究现状17-19
• 1.3 本论文主要工作19-20
• 第2章 温度场、温度应力及振动计算基本理论20-37
• 2.1 热传导概述20
• 2.2 温度场及温度应力问题阐述20-27
• 2.2.1 温度场的基本原理21-23
• 2.2.2 热传导微分方程23-24
• 2.2.3 边界条件24-25
• 2.2.4 温度场有限元计算理论25-27
• 2.3 薄板的温度应力27-33
• 2.3.1 薄板的热弯曲内力及挠曲方程27-30
• 2.3.2 薄板的热弯曲有限元法30-33
• 2.4 船体梁强迫振动响应33-36
• 2.4.1 船体总振动概述33
• 2.4.2 影响船体总振动的因素33-34
• 2.4.3 船体振动的阻尼34-35
• 2.4.4 船体梁强迫振动响应35-36
• 2.5 本章小结36-37
• 第3章 滚塑船温度场计算37-47
• 3.1 本船船体结构概述37
• 3.2 船体结构模型37-42
• 3.2.1 有限元模型37-41
• 3.2.3 材料参数41
• 3.2.4 船体模型单元属性41-42
• 3.3 温度工况和边界条件42-43
• 3.4 温度场计算结果及分析43-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第4章 滚塑船结构强度计算分析47-57
• 4.1 材料属性47
• 4.2 边界条件47-48
• 4.3 计算载荷48-53
• 4.3.1 螺旋桨激振力48-51
• 4.3.2 波浪水压力51-52
• 4.3.3 固定载荷52-53
• 4.4 计算结果与分析53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第5章 滚塑船热应力计算分析57-67
• 5.1 材料属性57
• 5.2 温度载荷57-58
• 5.3 计算结果及分析58-66
• 5.4 本章小结66-67
• 第6章 计及温度载荷的滚塑船强度分析67-76
• 6.1 确定载荷67
• 6.2 计算结果与分析67-75
• 6.3 本章小结75-76
• 第7章 结论与展望76-78
• 7.1 结论76
• 7.2 展望76-78
• 参考文献78-81
• 致谢81-82
• 在读期间发表的学术论文及科研成果8

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;航天工业部第八情报网将召开结构强度与环境工程技术情报分析交流会[J];强度与环境;1984年01期

2 钱伯勤;杨汉国;;自立式起重架结构强度与稳定性的试验研究[J];建筑机械;1987年07期

3 杨炳渊;;防空导弹结构强度专业发展初探[J];强度与环境;1991年04期

4 胡卫东;结构强度领域的巨大成就——航空计算结构技术的发展现状[J];国际航空;1995年08期

5 陈秋芝;高速船结构强度学术讨论会在汉召开[J];武汉造船;1999年06期

6 刘雪松;周玉龙;;夹层结构玻璃钢游艇整船结构强度有限元分析[J];中国舰船研究;2010年02期

7 施丽娟,崔维成;船舶结构强度有限元分析的质量控制研究综述[J];船舶;2002年05期

8 张少雄,杨永谦;惯性释放在油船结构强度直接计算中的应用[J];船海工程;2004年04期

9 刘哠;;某船天线支座结构强度对比分析[J];广东造船;2007年04期

10 贵;;机械结构强度学术交流会[J];机械强度;1984年02期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 王永军;王丹;杨华伟;万正权;;球壳大开口结构强度理论与试验研究[A];七届更迭 三十回眸——第七届船舶力学学术委员会全体会议论文集[C];2010年

2 聂克平;;船舶焊接常见缺陷与分析[A];第九届全国内河船舶及航运技术学术交流会论文集[C];2004年

3 孙侠生;;浅谈大型民机结构强度技术问题[A];大型飞机关键技术高层论坛暨中国航空学会2007年学术年会论文集[C];2007年

4 崔维成;祁恩荣;黄小平;;船舶结构强度预报/评估方法的现状和未来发展趋势[A];2005年船舶结构力学学术会议论文集[C];2005年

5 崔维成;祁恩荣;黄小平;;船舶结构强度预报/评估方法的现状和未来发展趋势[A];2005年中国船舶工业发展论坛论文集[C];2005年

6 赵峻峰;邹新煌;武建国;;基于网络数据库和CAESAM框架的飞机结构强度校核平台[A];第九届中国CAE工程分析技术年会专辑[C];2013年

7 朱小俊;吴梵;;机舱火灾对舱室结构强度影响研究[A];2009年船舶结构力学学术会议暨中国船舶学术界进入ISSC30周年纪念会论文集[C];2009年

8 胡书海;施海兰;;不同的核心瓷与饰面瓷厚度比对氧化锆双层瓷结构强度的影响[A];中华口腔医学会口腔材料学专业委员会第七次全国口腔材料学术交流会论文汇编[C];2011年

9 查成志;李天志;曹放华;;飞机结构强度试飞测试技术研究[A];探索创新交流－－中国航空学会青年科技论坛文集[C];2004年

10 俞茂宏;魏雪英;李建春;范文;吉]撼淇，

本文编号：842599