隨著船舶朝著大型化的發(fā)展,在船舶波浪載荷預(yù)報(bào)中基于剛體理論的研究方法,以及在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評估中基于準(zhǔn)靜態(tài)的方法已經(jīng)越來越不能滿足計(jì)算要求。對于大型船舶波浪載荷的預(yù)報(bào)則出現(xiàn)了基于水彈性理論的計(jì)算方法,在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評估中則越來越多的采用動力分析方法。然而目前其發(fā)展的還不夠完善,對于基于水彈性理論的波浪載荷預(yù)報(bào)方法,目前計(jì)算精度較高的分為三維線性頻域和三維非線性時域預(yù)報(bào)方法,然而在這兩種方法各有優(yōu)劣及其差異性。對于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評估則首先需要計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng),對于超大型船舶來說由結(jié)構(gòu)的彈性效應(yīng)引起的響應(yīng)量級可與波頻結(jié)果相當(dāng)。目前國內(nèi)外對彈振載荷作用下的船體結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)研究很少,而對于超大型船舶來說有必要對全船結(jié)構(gòu)的彈振響應(yīng)計(jì)算方法進(jìn)行研究。本文具體研究內(nèi)容如下:(1)基于對船舶波浪載荷頻域和時域水彈性計(jì)算方法的研究,本文利用兩種不同計(jì)算方法分別對四條樣本船進(jìn)行波浪載荷計(jì)算,將時域和頻域的垂向彎矩與運(yùn)動結(jié)果分別進(jìn)行對比分析,對兩種計(jì)算方法的差異性進(jìn)行研究。(2)根據(jù)本文提出的船舶結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析方法,首先對結(jié)構(gòu)外載荷和變形條件進(jìn)行求解。本文分別基于船舶波浪載荷頻域和時域水彈性理論對船體結(jié)構(gòu)彈性變... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算流程

遍采用的是準(zhǔn)靜態(tài)方法，其假定結(jié)構(gòu)的響應(yīng)是靜態(tài)線性的，其流程如圖1.1所示。而結(jié)構(gòu)的動力承載能力和靜力承載能力有著明顯不同，因此，要想合理準(zhǔn)確的評價超大型集裝箱船的船體結(jié)構(gòu)的安全性能，對于彈振和顫振的影響必須要采用動力分析方法。首先需要對結(jié)構(gòu)的干模態(tài)進(jìn)行分析，根據(jù)規(guī)范可知一般取前10階振動模態(tài)即可滿足工程計(jì)算精度要求，通過模態(tài)振形將結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換成水動力模型，通過對水動力的求解建立起波激振動方程并進(jìn)行求解，得到對應(yīng)模態(tài)的主坐標(biāo)，最后通過模態(tài)疊加方法求得船體的剖面載荷、運(yùn)動等[7-8]，其流程如圖1.2所示。通過有限元軟件可以計(jì)算船舶結(jié)構(gòu)在激勵力作用下的響應(yīng)，包括應(yīng)力、變形、速度、加速度等指標(biāo)。圖1.1準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算流程圖1.2動力響應(yīng)計(jì)算流程1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1三維線性頻域和三維非線性時域水彈性理論研究船舶波浪載荷水彈性理論根據(jù)求解方法的不同，可以劃分為二維水彈性理論、三維水彈性理論，其中根據(jù)計(jì)算條件又分為線性頻域和非線性時域[9]。由于二維水彈性方法具有很大的局限性，使得其只適用于細(xì)長型船。目前廣泛采用的是三維線性頻域水彈性計(jì)算方法，該方法計(jì)算簡單，計(jì)算效率高，適用范圍廣泛。在2009年的舉行的世界水彈性專門會議中，Temarel提出水彈性最近和當(dāng)前的發(fā)展趨勢是考慮非線性和粘性流動

第1章緒論5速提升以及在某些工程問題中需要使用動力分析方法具有不可替代的位置，使得動力學(xué)分析方法得到了快速發(fā)展。目前對于波浪載荷作用下的全船結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析方法的研究主要集中在國外船級社，國內(nèi)更著重于研究沖擊載荷或激振力作用下船體結(jié)構(gòu)的局部動力響應(yīng)。MalenicaS等人[25]給出了水動力載荷作用下船體的結(jié)構(gòu)響應(yīng)計(jì)算方法，其將水動力載荷從水動力模型向結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)移時，采用了重新計(jì)算來替代傳統(tǒng)的插值方法，并且將水動壓力組成成分分開向結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)移，既避免了插值方法存在的困難，也避免了船體結(jié)構(gòu)動力學(xué)方程不平衡的影響。其基于此方法結(jié)合有限元軟件開發(fā)了一款從計(jì)算船舶水動力到輸出結(jié)構(gòu)響應(yīng)的軟件，具體計(jì)算流程如下圖1.3所示。圖1.3水動力載荷作用下船體響應(yīng)計(jì)算流程其中：AMG—水動力網(wǎng)格生成；HYDROSTAR—流體動力學(xué)求解；NASTRAN—三維有限元結(jié)構(gòu)響應(yīng)求解；LISA—根據(jù)水動力網(wǎng)格選取的結(jié)構(gòu)點(diǎn)；MARGE—求解運(yùn)動方程及定義加載工況；<>-H.MSH—水動力網(wǎng)格信息；<>-S.MSH—有限元結(jié)構(gòu)網(wǎng)格信息；<>.PPI—處理后的結(jié)構(gòu)點(diǎn)文件；<>.PRS—每個結(jié)構(gòu)點(diǎn)的不同壓力分量的文件；<>.LOA—最終結(jié)構(gòu)加載的文件；<>.HSI—HYDROSTAR的輸入文件；<>.RFO—反作用力文件；

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于船體梁的船體彈性變形預(yù)報(bào)方法[J]. 黃強(qiáng),李輝,任慧龍,吳兆年,王宇博.  船舶工程. 2017(08)
[2]運(yùn)動邊界相似法及船舶結(jié)構(gòu)動力分析應(yīng)用[J]. 劉峰,龐福振,韓端鋒,繆旭弘.  振動與沖擊. 2014(20)
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博士論文
[1]船體結(jié)構(gòu)的靜力極限強(qiáng)度和砰擊動力響應(yīng)[D]. 姬振華.上海交通大學(xué) 2015
[2]船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度評估方法研究[D]. 馮國慶.哈爾濱工程大學(xué) 2006
[3]高速船舶運(yùn)動與波浪載荷計(jì)算的二維半理論研究[D]. 馬山.哈爾濱工程大學(xué) 2005

碩士論文
[1]船舶總體振動的附加水質(zhì)量算法研究[D]. 何歡.大連理工大學(xué) 2014
[2]自航絞吸挖泥船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和動力響應(yīng)的分析與優(yōu)化[D]. 王軍輝.上海交通大學(xué) 2013
[3]13300TEU超大型集裝箱船設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析技術(shù)研究[D]. 錢欣玉.上海交通大學(xué) 2013
[4]自升式海洋平臺結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)分析[D]. 陸浩華.武漢理工大學(xué) 2005



本文編號：2908334