發(fā)布時間：2020-06-04 18:20

【摘要】：近年來,全球氣候變暖,北極冰雪融化加速。在經(jīng)濟全球化、區(qū)域一體化不斷深入發(fā)展的背景下,北極在戰(zhàn)略、經(jīng)濟、科研、環(huán)保、航道、資源等方面的價值不斷提升,受到國際社會的普遍關(guān)注,中國也應(yīng)當把握機遇,保障自己在極地地區(qū)的利益。然而相比于芬蘭、俄羅斯等近極地國家,目前我國對極地環(huán)境信息的實測數(shù)據(jù)較少,極地船舶設(shè)計和建造經(jīng)驗也相對不足,大量研究還需進一步開展。在極地船設(shè)計階段,基于規(guī)范和有限元仿真的結(jié)構(gòu)設(shè)計很難全面、準確地評估極地船船體結(jié)構(gòu)在真實極地環(huán)境中的風(fēng)險,所以極地船需要通過智能化設(shè)備對其結(jié)構(gòu)的狀態(tài)進行實時的監(jiān)測與評估,輔助船員做出決策�；趥鞲屑夹g(shù)和局域網(wǎng)技術(shù)的極地船結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)不僅可以實時地對船體結(jié)構(gòu)進行強度評估,還能將評估結(jié)果長時間存儲,這樣不僅能夠讓研究人員和航運人員實時地掌握極地船結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài),同時也能給研究人員提供有價值的參考數(shù)據(jù),為以后的設(shè)計與研究提供幫助,所以在船舶智能化的要求逐漸提高的當下,結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測將會成為極地船的一個必要選擇。針對極地船結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng),本文的主要研究內(nèi)容如下:1.依據(jù)極地船結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)不同測點的設(shè)置目的,本文分別給出了相應(yīng)的選點方法,在選點時著重考慮了極地地區(qū)的冰載荷和低溫環(huán)境對測點布置的影響,并提出了通過對候選單元進行破損后的船體應(yīng)力響應(yīng)分析的方法來優(yōu)化候選測點,同時給出了應(yīng)變傳感器溫漂的補償方案。2.提出了可以用于極地船舶的冰載荷反演方法,分別為剪應(yīng)力分布法和影響系數(shù)矩陣法,并分別給出了理論模型和算例。針對影響系數(shù)矩陣法,本文應(yīng)用有限元仿真軟件模擬了極地船板架結(jié)構(gòu)在沖擊載荷作用下的應(yīng)力響應(yīng),設(shè)計了載荷反演的計算方案,同時還分析了測點位置對反演結(jié)果的影響,給出了合理的載荷反演測點布置方案。3.給出了基于實時應(yīng)力數(shù)據(jù)的強度評估方法,用以對極地船船體結(jié)構(gòu)的屈服強度,疲勞強度進行評估,在此基礎(chǔ)上,本文還考慮了低溫和冰-船碰撞的動態(tài)效應(yīng)對結(jié)構(gòu)強度的影響。最后,依據(jù)結(jié)構(gòu)的塑性變形和損傷后固有頻率變化的現(xiàn)象,本文提出了兩種損傷識別方法。
【圖文】：

隨著相關(guān)科學(xué)技術(shù)的不斷進步，這方面的研究也在不斷取得突破性的性的事件是 1989 年英國勞埃德船級社與 S&MDS(Ship & Marine Data Sy合作協(xié)議，在 6 艘 VLCC 上安裝了用于記錄船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力數(shù)據(jù)的航行記沒有計算功能，只能將測量數(shù)據(jù)保存下來，以供研究人員后進行后續(xù)的對這個記錄儀進行了詳細的介紹；1994 年，，英國的海運技術(shù)公司聯(lián)合法歐洲輪船公司共同開發(fā)船體健康監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠監(jiān)測船舶全壽命、裂縫擴展以及疲勞損傷[4]；1995 年開始，挪威科研院針對船舶結(jié)構(gòu)健纖傳感技術(shù)進行了數(shù)十項研究，Prran 等[5-11]經(jīng)過嚴謹?shù)膶嶒灪屠碚摲治鼋y(tǒng)的貼片式傳感器與覆膜式傳感器，基于光纖光柵的傳感設(shè)備具有使用干擾能力強等多項優(yōu)點，十分適合用于船體結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測；1997 年 Hje水彈性試驗中使用了光纖光柵傳感器，Vohra[13]研究了光纖光柵傳感器在應(yīng)用，都取得了較為可靠的測量結(jié)果。同年，Slaughter[14]為一種船舶監(jiān)的介紹說明，該系統(tǒng)可同時完成船舶裝載和航行中的船體運動響應(yīng)和應(yīng)系統(tǒng)測點布置與軟件界面如圖 1.1 所示。

第 1 章緒論2000 年印度尼西亞的 Budipriyanto[15-17]研究了在船體結(jié)構(gòu)探傷中的測點布置方法問題；2002 年美國海軍研究中心 NRC 和海上作戰(zhàn)中心針對非線性載荷數(shù)據(jù)采集的超高采樣頻率問題，研究開發(fā)了高速光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)(HS-FOIS)，并與英國國防科技實驗室(DSTL)合作，使用該監(jiān)測軟件和傳感設(shè)備對 Research Vessel (RV) Triton[18,19]開展了研究，研究的重點是 Research Vessel (RV) Triton 的砰擊載荷問題，研究人員依據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)對該艦進行了結(jié)構(gòu)上的改進；同年挪威海軍也在軍艦上開展了應(yīng)力監(jiān)測技術(shù)的研究[20]。2003 年起美國海上作戰(zhàn)中心與多所大學(xué)以及科研機構(gòu)進行了合作，對美軍穿浪雙體船HSV-2 Swift 號[21]的鋁合金疲勞問題以及結(jié)構(gòu)的砰擊響應(yīng)的實時監(jiān)測問題進行了數(shù)十項研究，其測點位置如圖 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U674.81

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前7條

1 汪雪良;顧學(xué)康;魏納新;徐國徽;吳宴華;;航行船舶在波浪中響應(yīng)長期監(jiān)測技術(shù)[J];艦船科學(xué)技術(shù);2012年02期

2 金永興;胡雄;施朝健;;集裝箱船舶結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測與評估系統(tǒng)[J];上海海事大學(xué)學(xué)報;2008年03期

3 王宏偉;邢波;駱紅云;;雨流計數(shù)法及其在疲勞壽命估算中的應(yīng)用[J];礦山機械;2006年03期

4 范宜仁,魏丹,鄧少貴;Tikhonov正則化方法在測井反演中的應(yīng)用[J];測井技術(shù);2005年02期

5 張玉玲,潘際炎;低溫對鋼材及其構(gòu)件性能影響研究綜述[J];中國鐵道科學(xué);2003年02期

6 王東海,任慧龍,鄒勇;平均應(yīng)力對船體結(jié)構(gòu)疲勞損傷計算的影響[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報;1998年01期

7 李積軒;歐洲聯(lián)手研制船體監(jiān)測系統(tǒng)[J];船舶工業(yè)技術(shù)經(jīng)濟信息;1994年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 張運良;冰載荷的識別及冰激振動的實驗與數(shù)值模擬[D];大連理工大學(xué);2002年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 何文心;破冰船艏部冰載荷計算及結(jié)構(gòu)強度研究[D];江蘇科技大學(xué);2017年

2 金潘;光纖光柵應(yīng)變傳感器的動態(tài)誤差補償研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

3 賈連徽;船舶運動與應(yīng)力實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究與開發(fā)[D];哈爾濱工程大學(xué);2011年

本文編號：2696788