沉船打捞软件框架平台搭建及计算原理研究

发布时间：2017-09-25 07:33

  本文关键词：沉船打捞软件框架平台搭建及计算原理研究

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【摘要】：近年来,随着造船业、海洋运输业、海洋油气业、海洋工程建筑业、滨海旅游业及捕捞养殖业等产业的快速发展,遇险船舶的吨位也越来越大。大吨位沉船打捞需要使用大量的资源,如何制定出高质量的方案,以确保资源的合理使用是作业成功的关键。应急打捞作业要求时间尽可能短,对打捞方案制定的时间提出更高的要求。因此,如何在较短的时间内制定出高质量的打捞方案是提升我国打捞作业能力的关键。目前国外已经在打捞作业中大量使用计算机辅助技术提高工作效率,我国船舶与海洋工程计算分析技术起步较晚,没有高集成度的一体化监控平台,在打捞工程计算方面劣势较为明显。在沉船打捞工程中常用到的计算软件包括静水力计算软件GHS,有限元分析软件ANSYS以及船舶水动力分析软件HydroStar。GHS主要是进行沉船搁坐力计算以及稳性分析,ANSYS主要是进行船舶整体和局部强度校核,HydroStar主要是对沉船最后的拖航进行水动力分析。这三款软件在打捞工程计算中有着各自的优势,然而也存在着一些需要改善的方面,包括：(1)GHS在建立船舶模型时,需要通过手动输入型值数据来建立船舶的船体模型,然后通过手动输入各舱室的位置信息来进行舱室的建模,这样导致建模过程较为繁琐,耗时耗力。(2) ANSYS进行强度校核时,需要输入GHS计算的结果,包括沉船截面剪力和弯矩、沉船搁坐力、扳正力以及起吊力等数据,而ANSYS与GHS之间没有数据接口,因此ANSYS采集GHS计算结果数据只能通过手动操作,耗时耗力；同时频繁的在两款软件之间切换计算,也会影响工程技术人员的工作效率。(3) HydroStar进行船舶水动力分析时,需要船舶的水动力模型以及舱室的装载情况等信息。如果能解决它与ANSYS以及GHS软件之间的数据交流问题,必将节省大量时间。针对以上问题,本文进行了如下的工作：(1)根据打捞工程的基本过程建立沉船打捞流程图。(2)根据流程图,利用VB搭建沉船打捞软件框架平台,将GHS、ANSYS和HydroStar三款软件集成到一个平台中。(3)根据沉船打捞计算原理,利用VB和ANSYS参数化语言命令流APDL对软件框架平台中软件之间的数据进行设计,实现GHS的快速建模,研究出ANSYS调用GHS数据结果并进行计算的方法。(4)通过分析一个沉船打捞工程实例,验证软件框架平台的科学性。通过本文的研究,可以得到以下结论：1)根据沉船打捞步骤以及所需要的计算与校核,搭建出平台框架流程图,流程图中所涉及的内容较为合理的符合沉船打捞工程的具体流程,可行性较高。2)根据平台框架流程图搭建出软件框架平台,其所包含的5个模块在前后顺序上完全符合打捞工程实际设计步骤,实现了将打捞工程方案设计集成于一个软件框架平台上的预期。3)对软件框架平台进行二次开发,实现了VB编程语言控制船舶型值表的读取与AutoCAD的快速建模,并通过解决AutoCAD与GHS之间的数据接口问题实现了GHS的快速建模,达到了节省时间的目的；可以通过APDL语言命令流对GHS于ANSYS之间的数据接口进行二次开发,达到ANSYS利用GHS计算结果进行强度校核的目的；通过分析HydroStar、GHS以及ANSYS的数据类型,实现了ANSYS模型转化为HydroStar模型以及HydroStar利用GHS的计算数据进行水动力分析。4)通过一个打捞工程实例,验证了软件框架平台的可行性与实用性,实现了将打捞工程方案设计集成于一个软件平台的目的。
【关键词】：沉船打捞 计算原理 软件框架平台 二次开发
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U676.6
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 课题背景与研究意义13-16
• 1.1.1 课题背景13-16
• 1.1.2 研究意义16
• 1.2 国内外研究现状16-21
• 1.3 本课题研究的主要内容21-22
• 第二章 沉船打捞的基本力学理论22-35
• 2.1 引言22
• 2.2 沉船扳正力计算理论22-24
• 2.3 沉船起吊力计算理论24-26
• 2.4 沉船打捞强度分析理论26-28
• 2.4.1 沉船打捞中船体总纵强度分析理论26-28
• 2.4.2 沉船打捞工程中船体局部强度分析方法28
• 2.5 船舶破舱稳性计算理论28-31
• 2.6 船舶水动力计算理论31-34
• 2.7 本章小结34-35
• 第三章 沉船打捞软件框架平台的搭建35-69
• 3.1 打捞工程常用软件35-52
• 3.1.1 静水力软件GHS35-41
• 3.1.2 有限元软件ANSYS41-44
• 3.1.3 水动力分析软件HydroStar44-52
• 3.2 平台框架流程图的搭建52-59
• 3.2.1 沉船模型的建立52-53
• 3.2.2 沉船打捞重量的计算53
• 3.2.3 沉船扳正设计53
• 3.2.4 沉船起浮设计53-54
• 3.2.5 沉船稳性分析54-56
• 3.2.6 沉船水动力分析56
• 3.2.7 平台框架流程图56-59
• 3.3 软件框架平台的搭建59-68
• 3.3.1 沉船打捞重量计算模块60-62
• 3.3.2 扳正点强度校核模块62-63
• 3.3.3 起浮设计模块63-65
• 3.3.4 沉船浮态和稳性分析模块65-66
• 3.3.5 沉船水动力分析模块66-68
• 3.4 本章小结68-69
• 第四章 软件框架平台数据接口的实现69-94
• 4.1 AutoCAD的二次开发工具69-71
• 4.1.1 访问AutoCAD应用程序对象70
• 4.1.2 访问AutoCAD从属对象70-71
• 4.2 ANSYS的二次开发工具71-79
• 4.2.1 APDL语言中参数的使用72-74
• 4.2.2 APDL语言中宏的使用74-77
• 4.2.3 APDL控制程序的流程77-79
• 4.3 利用AutoCAD开发技术进行建模79-91
• 4.3.1 型值表的读取80-85
• 4.3.2 启动AutoCAD主程序的VB语言85-86
• 4.3.3 AutoCAD绘制船体型线86-90
• 4.3.4 船体横剖线AutoCAD图形转化为GHS模型90-91
• 4.4 利用ANSYS二次开发技术进行计算91-93
• 4.4.1 有限元模型的建立91
• 4.4.2 加载的APDL语言命令流91-93
• 4.5 本章小结93-94
• 第五章 框架平台在沉船打捞工程中的应用实例94-111
• 5.1 沉船打捞重量的计算94-97
• 5.1.1 沉船GHS模型的建立94-96
• 5.1.2 沉船打捞重量计算96-97
• 5.2 沉船扳正设计97-102
• 5.3 沉船起浮设计102-104
• 5.4 沉船调载与稳性校核104-106
• 5.5 沉船水动力分析106-110
• 5.6 本章小结110-111
• 第六章 总结和展望111-113
• 6.1 论文总结111-112
• 6.2 工作展望112-113
• 参考文献113-116
• 攻读学位期间公开发表论文116-117
• 致谢117

【参考文献】

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本文编号：916162