本文關(guān)鍵詞：玻璃鋼雙體游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算是游艇設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵步驟，目前，針對玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算還是以規(guī)范公式法為主，已經(jīng)在鋼質(zhì)船領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的有限元法尚未在游艇領(lǐng)域普及。此外，中國船級社的規(guī)范中還沒有專門針對游艇的有限元直接計(jì)算的規(guī)定，因此，開展對玻璃鋼雙體游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算方法研究具有重要意義。 本文以玻璃鋼雙體游艇為研究對象，對其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算方法進(jìn)行研究。分別采用規(guī)范公式法、有限元直接計(jì)算法、流固耦合法計(jì)算了一艘52ft玻璃鋼雙體游艇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對相同工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，分析三種方法的差異。 本文主要開展的研究如下： （1）根據(jù)中國船級社游艇建造規(guī)范的要求，采用規(guī)范公式法計(jì)算獲得游艇各主要結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算壓力及所要求構(gòu)件的參數(shù)值，對游艇主要結(jié)構(gòu)的計(jì)算表明其強(qiáng)度滿足要求。 （2）采用有限元直接計(jì)算法計(jì)算游艇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。建立實(shí)艇的有限元詳細(xì)模型，定義了全艇的玻璃鋼非金屬夾層結(jié)構(gòu)，根據(jù)雙體船的航行特性，借助ABAQUS軟件計(jì)算了雙體游艇在橫向彎曲、縱向彎曲、片體不同步扭轉(zhuǎn)、連接橋垂向剪切及相互耦合共10種工況下的有限元結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。得到玻璃鋼游艇結(jié)構(gòu)的薄弱區(qū)主要分布在連接橋、強(qiáng)橫梁及片體相交或者過渡的位置，最大正應(yīng)力為35.26MPa，最小正應(yīng)力為-33.71MPa，艇體的最大變形量達(dá)到34.64mm。 （3）采用流固耦合法計(jì)算游艇的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。建立流場分析模型，借助WORKBENCH平臺實(shí)現(xiàn)玻璃鋼游艇全艇的結(jié)構(gòu)有限元模型與流場的耦合計(jì)算。采用慣性釋放的方法釋放游艇的自由度，利用數(shù)值造波技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了游艇在靜水、迎浪和斜浪航行工況下的流固耦合計(jì)算。 （4）三種強(qiáng)度計(jì)算方法的對比分析。以規(guī)范公式法的計(jì)算剖面為對象，綜合比較了有限元法、流固耦合法的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)連接橋骨材、頂篷甲板并不危險。選取前10大等效應(yīng)力對有限元法和流固耦合法同工況下的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)合規(guī)范公式法，研究了三種方法危險點(diǎn)分布的差異，找到了規(guī)范法忽視的危險位置。其次，通過引入安全系數(shù)對主要外板的計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)，規(guī)范公式法對除連接橋底板、艙壁板以外結(jié)構(gòu)的計(jì)算過于安全，有限元法在中垂工況下的計(jì)算偏于危險，流固耦合法的計(jì)算結(jié)果可以為規(guī)范公式及有限元法的修正提供參考。最后，利用流固耦合法研究了游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨波高、航速的變化規(guī)律。
【關(guān)鍵詞】：玻璃鋼 雙體游艇 有限元 流固耦合
【學(xué)位授予單位】：集美大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U674.91;U661.43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 選題的背景和意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 玻璃鋼游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算相關(guān)理論15-26
• 2.1 玻璃鋼的力學(xué)理論15-20
• 2.1.1 基本方程及本構(gòu)關(guān)系15-17
• 2.1.2 玻璃鋼的平面應(yīng)力假設(shè)17-20
• 2.2 游艇強(qiáng)度計(jì)算的有限元理論20-21
• 2.3 游艇的流固耦合21-25
• 2.3.1 流體域的數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.3.2 流體域的求解方法及流程22-24
• 2.3.3 數(shù)值造波與消波技術(shù)24-25
• 2.4 小結(jié)25-26
• 第3章 游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的規(guī)范公式法26-34
• 3.1 游艇載荷計(jì)算26-28
• 3.2 游艇的總縱強(qiáng)度計(jì)算28-29
• 3.3 艇體主要構(gòu)件校核29-33
• 3.4 小結(jié)33-34
• 第4章 游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的有限元計(jì)算法34-53
• 4.1 有限元模型的建立34-36
• 4.1.1 幾何模型34-35
• 4.1.2 材料及單元的選擇35-36
• 4.2 工況與載荷36-40
• 4.2.1 雙體游艇橫向彎曲37-38
• 4.2.2 雙體游艇總縱彎曲38
• 4.2.3 片體不同步扭轉(zhuǎn)38-39
• 4.2.4 縱中剖面垂向剪切39-40
• 4.2.5 組合工況40
• 4.3 邊界條件40-42
• 4.4 等效應(yīng)力分析及變形預(yù)測42-51
• 4.4.1 總縱彎曲工況結(jié)果43-44
• 4.4.2 總橫彎曲工況結(jié)果44-46
• 4.4.3 片體不同步扭轉(zhuǎn)及垂向剪切結(jié)果46-48
• 4.4.4 組合工況結(jié)果48-49
• 4.4.5 主要工況應(yīng)力分布分析49-51
• 4.5 總強(qiáng)度校核51-52
• 4.6 小結(jié)52-53
• 第5章 游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的流固耦合計(jì)算法53-65
• 5.1 游艇周圍粘性流場模擬53-57
• 5.1.1 流體模型53-54
• 5.1.2 靜水、迎浪及斜浪工況計(jì)算結(jié)果54-57
• 5.2 固體計(jì)算域的設(shè)定57-59
• 5.2.1 固體域模型57-58
• 5.2.2 載荷與邊界條件58-59
• 5.3 耦合計(jì)算結(jié)果分析59-64
• 5.3.1 靜水航行工況計(jì)算結(jié)果59-60
• 5.3.2 迎浪航行工況計(jì)算結(jié)果60-61
• 5.3.3 斜浪航行工況計(jì)算結(jié)果61-62
• 5.3.4 應(yīng)力分析62-64
• 5.4 小結(jié)64-65
• 第6章 玻璃鋼雙體游艇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的計(jì)算方法研究65-79
• 6.1 三種方法的綜合比較65-74
• 6.1.1 危險剖面計(jì)算結(jié)果的比較65-67
• 6.1.2 危險點(diǎn)分布位置的比較67-70
• 6.1.3 各主要外板計(jì)算結(jié)果對比70-73
• 6.1.4 三種方法綜合比較73-74
• 6.2 游艇航行參數(shù)對強(qiáng)度的影響74-78
• 6.2.1 不同參數(shù)下應(yīng)力的瞬態(tài)值分析74-75
• 6.2.2 不同參數(shù)下應(yīng)力、變形的時變性分析75-78
• 6.3 小結(jié)78-79
• 第7章 結(jié)論與展望79-81
• 7.1 結(jié)論79-80
• 7.2 展望80-81
• 致謝81-82
• 參考文獻(xiàn)82-84
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文84

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 孫春方,薛元德,胡培;復(fù)合材料泡沫夾層結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與試驗(yàn)方法[J];玻璃鋼/復(fù)合材料;2005年02期

2 馬山,宋競正,段文洋;二維半理論和切片法的數(shù)值比較研究[J];船舶力學(xué);2004年01期

3 唐天成;;木芯材玻璃鋼混合骨材結(jié)構(gòu)[J];船舶;2009年05期

4 宋國華;雙體船的總體性能設(shè)計(jì)[J];船舶;1998年01期

5 董平川,郎兆新,徐小荷;油井開采過程中油層變形的流固耦合分析[J];地質(zhì)力學(xué)學(xué)報;2000年02期

6 陳召濤;孫秦;;慣性釋放在飛行器靜氣動彈性仿真中的應(yīng)用[J];飛行力學(xué);2008年05期

7 王曉;;我國游艇制造業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀與對策[J];廣東造船;2011年03期

8 肖桃云;樊佳;梅國輝;侯國祥;陳力;張聰;胡 r，

本文編號：405793