本文關鍵詞：海上高速三體風電場維護船結構設計及強度研究

  更多相關文章： 海上風電維護船 三體船 結構設計 有限元 連接橋 砰擊響應

【摘要】：隨著海上風電產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,使得海上風電場維護船的需求也相應地加大。目前歐美一些海上風電比較發(fā)達的國家普遍采用小型船舶用于海上風電場的維護工作;而國內(nèi)對海上風電場的維護工作主要租用拖船或者風電安裝船。因此,設計并建造適合風電場維護工作的船舶成為國內(nèi)風電維護亟需解決的問題。與單體船和雙體船相比,三體船具有良好的穩(wěn)性和耐波性、較高的航速和寬敞的甲板面積等優(yōu)點,比較適合用于風電場維護工作。當三體船遭遇橫浪或斜浪時,三體船將發(fā)生橫向彎曲或扭轉(zhuǎn),連接橋要承受巨大的橫向彎矩及扭矩。三體船橫向強度及扭轉(zhuǎn)強度是結構設計的關鍵,如何準確確定小型三體船連接橋所受到的的橫向彎矩及扭矩,并且保證結構具有足夠的強度是尤為重要。本論文以一艘海上高速三體風電維護船為研究對象,根據(jù)總布置進行結構設計。主船體按高速單體船設計,側體借鑒參考高速雙體船設計;參考單體實船資料和規(guī)范建議,根據(jù)主船體的骨架形式,擬定兩種不同結構形式方案,即橫骨架式和混合骨架式,設繪基本結構圖和典型橫剖面圖等結構圖。利用大型有限元軟件MSC.Patran/Nastran建立全船有限元模型,對三體船所受到的縱向彎矩、橫向彎矩以及扭矩載荷組合下的9種工況進行計算分析,得到全船應力應變云圖。全船有限元分析結果表明,兩種結構方案的應力水平相當,但橫骨架式結構方案質(zhì)量較輕�？紤]到高速船對重量的要求,在骨架形式上建議選擇橫骨架式。對于應力水平較高的連接橋部位,對其結構進行適當?shù)恼{(diào)整,再進行有限元計算,結果表明調(diào)整方案使連接橋部位的應力水平明顯降低。本文還針對連接橋局部區(qū)域甲板板架進行了在砰擊載荷下的瞬態(tài)動力響應計算分析,根據(jù)計算結果對應力較大的區(qū)域做結構調(diào)整,對比兩種結構形式在砰擊載荷下的動力響應,有限元計算結果表明調(diào)整后方案抵抗砰擊的效果優(yōu)于原方案。本論文所獲得的一些結論,對小型高速三體風電場維護船的結構設計具有一定的參考價值,并對小型高速三體船的強度分析提供參考借鑒。
【關鍵詞】：海上風電維護船 三體船 結構設計 有限元 連接橋 砰擊響應
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U662
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 選題的意義和實用價值13-15
• 1.2 三體船的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.1 國內(nèi)外三體船發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 三體船結構設計現(xiàn)狀16-17
• 1.3 結構強度研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 結構強度計算方法的研究與發(fā)展17-18
• 1.3.2 二維水動力砰擊研究18-19
• 1.4 本論文主要的工作19-21
• 第2章 船體結構設計和強度理論概述21-31
• 2.1 船體結構設計21-23
• 2.1.1 主要內(nèi)容21
• 2.1.2 結構設計方法21-23
• 2.2 結構強度理論概述23-28
• 2.2.1 船體結構強度理論23-25
• 2.2.2 作用于三體船的外載荷25-28
• 2.3 有限元理論28-30
• 2.3.1 有限元分析的基本原理28-29
• 2.3.2 有限元法在船體結構計算中的應用29-30
• 2.4 本章小結30-31
• 第3章 三體船結構設計31-39
• 3.1 三體船結構方案構思31-33
• 3.1.1 三體船結構特點31-33
• 3.1.2 三體船結構方案33
• 3.2 維護船結構設計33-38
• 3.2.1 總布置及主要要素33-35
• 3.2.2 典型結構圖35-38
• 3.3 本章小結38-39
• 第4章 三體船結構強度有限元分析39-61
• 4.1 全船有限元模型39-42
• 4.1.1 坐標系39
• 4.1.2 材料參數(shù)39
• 4.1.3 有限元模型39-41
• 4.1.4 模型質(zhì)量41-42
• 4.2 載荷的計算及載荷的施加42-46
• 4.2.1 總縱彎矩42-43
• 4.2.2 總縱彎矩施加43
• 4.2.3 總橫彎曲43-44
• 4.2.4 總橫彎矩施加44
• 4.2.5 扭轉(zhuǎn)44-45
• 4.2.6 橫向扭矩施加45-46
• 4.3 邊界條件及工況組合46-47
• 4.3.1 工況組合46
• 4.3.2 邊界條件46-47
• 4.4 三體船有限元強度計算47-55
• 4.4.1 許用應力計算47-48
• 4.4.2 有限元計算結果48-51
• 4.4.3 強度校核及分析51-55
• 4.5 連接橋結構方案調(diào)整及分析比較55-60
• 4.5.1 連接橋結構方案調(diào)整55-57
• 4.5.2 調(diào)整方案強度計算57-58
• 4.5.3 應力校核及分析58-60
• 4.6 本章小結60-61
• 第5章 三體船過渡甲板瞬態(tài)響應分析61-70
• 5.1 船舶砰擊61
• 5.2 瞬態(tài)動力響應分析基本理論61-63
• 5.3 砰擊載荷的確定63-65
• 5.4 計算模型65
• 5.5 計算結果對比分析65-69
• 5.5.1 節(jié)點位移響應比較66
• 5.5.2 VonMises應力比較66-69
• 5.6 本章小結69-70
• 結論70-72
• 參考文獻72-75
• 附錄75-96
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術論文96-97
• 致謝97-98
• 詳細摘要98-102

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李培勇,裘泳銘,顧敏童,王文富;三體船阻力模型試驗[J];中國造船;2002年04期

2 陳淑玲,楊松林,陳飛;可調(diào)槳三體船智能推進系統(tǒng)控制參數(shù)組合優(yōu)化研究[J];華東船舶工業(yè)學院學報(自然科學版);2004年02期

3 盧曉平,酈云,董祖舜;高速三體船研究綜述[J];海軍工程大學學報;2005年02期

4 何術龍;李百齊;程明道;朱德祥;;三體船船型分析及興波干擾的模型試驗研究[J];水動力學研究與進展(A輯);2006年01期

5 黃曉瓊;陳立;楊雄輝;周心桃;;三體船波浪誘導載荷計算研究[J];中國艦船研究;2008年05期

6 孫榮;吳曉光;姜治芳;吳啟銳;盧曉暉;;三體船阻力數(shù)值計算及方案優(yōu)選[J];中國艦船研究;2008年05期

7 鄧銳;黃德波;周廣利;;三體船阻力的數(shù)值計算研究[J];哈爾濱工程大學學報;2008年07期

8 賈敬蓓;宗智;倪少玲;師華強;湯曉宇;鄭金偉;高云;;三體船模型試驗阻力分析[J];船舶力學;2009年04期

9 王中;盧曉平;王瑋;;三體船阻力回歸分析及預報方法研究[J];船舶力學;2010年04期

10 賈敬蓓;宗智;張文鵬;;前三體船概念及其阻力和運動性能試驗研究[J];中國艦船研究;2011年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李云波;馮國泰;;三體船黏流數(shù)值模擬[A];第七屆全國水動力學學術會議暨第十九屆全國水動力學研討會文集（下冊）[C];2005年

2 劉輝;林哲;;基于多梁模型的三體船波激響應[A];第四屆全國船舶與海洋工程學術會議論文集[C];2009年

3 王平;蔡新功;韓蕓;任毅;徐萍;常赫斌;;三體船側體位置水動力布局規(guī)律試驗及理論研究[A];2007年船舶力學學術會議暨《船舶力學》創(chuàng)刊十周年紀念學術會議論文集[C];2007年

4 周顯光;吳華桐;吳俊賢;黃正利;;高速三體船之運動性能預估(英文)[A];第二十一屆全國水動力學研討會暨第八屆全國水動力學學術會議暨兩岸船舶與海洋工程水動力學研討會文集[C];2008年

5 李裕龍;李云波;;三體船水動力布局和方法研究[A];2008年船舶水動力學學術會議暨中國船舶學術界進入ITTC30周年紀念會論文集[C];2008年

6 劉亮;秦江璇;孫士艷;;三體船非線性波浪載荷研究[A];2013年船舶水動力學學術會議論文集[C];2013年

7 鄧銳;黃德波;周廣利;孫華偉;;T型翼對三體船水動力性能的影響[A];2013年船舶水動力學學術會議論文集[C];2013年

8 王毅;盧曉平;;三體船在波浪中的垂蕩與升沉計算及其結果分析[A];第九屆全國水動力學學術會議暨第二十二屆全國水動力學研討會論文集[C];2009年

9 吳乘勝;王迎暉;高雷;蘭波;周德才;;波浪中三體船水動力布局優(yōu)化研究[A];第二十三屆全國水動力學研討會暨第十屆全國水動力學學術會議文集[C];2011年

10 馬山;段文洋;周立師;王瑞鋒;周耀華;;三體船在斜浪規(guī)則波中運動響應預報方法研究[A];第二十三屆全國水動力學研討會暨第十屆全國水動力學學術會議文集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 周_g 楊儲郡;“海神”號三體船，十年三易主[N];中國國防報;2011年

2 辟心;適應新軍事變革的三體船[N];中國海洋報;2004年

3 本報專稿 陳光文;三體艦現(xiàn)身“遼寧艦”母港[N];世界報;2013年

4 李志克;新概念艦船逐鹿海戰(zhàn)場[N];解放軍報;2002年

5 本報專稿 周峰;澳大利亞未來10年要追上美軍步伐[N];世界報;2005年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 賈敬蓓;三體船型阻力和運動性能試驗研究[D];大連理工大學;2010年

2 周廣利;三體船型阻力預報、優(yōu)化與系列性試驗分析研究[D];哈爾濱工程大學;2010年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳康;三體船粘性流場的模擬[D];哈爾濱工程大學;2004年

2 姚漢文;三體船典型節(jié)點疲勞強度預報及影響因素分析[D];華南理工大學;2016年

3 李駿;一種水面無人艇運動模式辨識系統(tǒng)的研究[D];江蘇科技大學;2016年

4 孔祥明;海上高速三體風電場維護船結構設計及強度研究[D];江蘇科技大學;2016年

5 劉輝;基于多梁模型的三體船波激響應[D];大連理工大學;2009年

6 楊德喜;高速三體船結構設計與強度評估[D];哈爾濱工程大學;2010年

7 程虎;三體船的振動附連水質(zhì)量研究[D];武漢理工大學;2011年

8 郭俊偉;小水線面三體船結構水動力分析[D];大連理工大學;2008年

9 徐偉;三體船波浪誘導運動及載荷的數(shù)值預報研究[D];上海交通大學;2008年

10 楊趙華;高速三體船結構輕型化設計研究[D];武漢理工大學;2008年

，

本文編號：1087406