本文關(guān)鍵詞：40米鋼制雙體客船強度直接計算分析

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【摘要】：雙體客船作為一種新型的海上交通工具，在我國客運業(yè)上扮演著越來越重要的角色。一般的雙體客船具有興波阻力小，航速高，甲板面積大，穩(wěn)性好等優(yōu)點。但是對于雙體船這種特殊的船型，在航行時，船體所遭受的載荷以及結(jié)構(gòu)所承受的強度與單體船有很大區(qū)別，它不僅要受到和單體船類似的縱向彎曲力矩，同時在連接橋處還會受到巨大的橫向彎曲力矩和扭矩。為了保證船體有足夠的強度來抵抗各種外力的作用，對在各種工況下航行的雙體船進(jìn)行強度校核顯得尤為必要。而且，若雙體船采用鋼制材料建造，則會導(dǎo)致船體重量的增加，這對于以增加載客量，提高經(jīng)濟(jì)效益為目的的客船而言，在設(shè)計階段就必須考慮在保證船體強度的同時盡量減輕船體重量。因此，在鋼制雙體船結(jié)構(gòu)設(shè)計中，如何采用恰當(dāng)?shù)姆椒▽Υw強度進(jìn)行準(zhǔn)確的計算分析，并根據(jù)分析結(jié)果對船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計是一項十分重要的研究課題。 本文采用直接計算法對一艘40米長的鋼制雙體船船體結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析并對結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，主要工作內(nèi)容有： （1）船體結(jié)構(gòu)規(guī)范計算。根據(jù)規(guī)范給出的公式，以艙段為單位計算雙體船各個部位所受的波浪沖擊壓力及在此壓力下所需的結(jié)構(gòu)尺寸，并初步采用了以橫縱隔板的形式對連接橋部位進(jìn)行加強。 （2）整船的有限元分析。根據(jù)所計算出的結(jié)構(gòu)尺寸建立全船有限元模型，選擇常見工況，設(shè)置邊界條件，計算并加載載荷，利用MSC.Patran/Nastran對全船結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元分析計算，分析構(gòu)件所受應(yīng)力大小及分布情況。通過計算結(jié)果可知，全船應(yīng)力水平較小，雖在某些構(gòu)件處產(chǎn)生應(yīng)力集中，但是其應(yīng)力最大值還遠(yuǎn)小于規(guī)范中規(guī)定的許用應(yīng)力值，這表明船體構(gòu)件尺寸偏大或者布置不合理，這就使得對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化具有一定的必要性。 （3）結(jié)構(gòu)優(yōu)化及分析。根據(jù)有限元分析的結(jié)果，，對雙體船的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，使其在滿足規(guī)范的要求下逐步調(diào)整構(gòu)件尺寸及布置，從而達(dá)到減小船體重量的目的。將優(yōu)化后的船體進(jìn)行有限元分析，根據(jù)計算的結(jié)果可知強度滿足規(guī)范要求，船體重量得到一定的減少，可以達(dá)到改善船體航行性能及增加營運效益的目的，同時也證明了優(yōu)化的合理性。 本文所建立的分析方法、過程以及所獲得的計算結(jié)果對相似雙體船船體結(jié)構(gòu)強度計算及優(yōu)化設(shè)計具有一定的參考價值。
【關(guān)鍵詞】：雙體客船 連接橋 有限元分析 結(jié)構(gòu)優(yōu)化
【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】：U674.951;U661.43
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 論文的背景、目的及意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述10-13
• 1.2.1 關(guān)于船體強度直接計算所需載荷的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 關(guān)于雙體船強度計算分析的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 雙體客船結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計14-27
• 2.1 雙體船的分類及特點14-15
• 2.2 結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計方法分析15-16
• 2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計載荷計算16-23
• 2.3.1 主尺度及主要參數(shù)16-17
• 2.3.2 重心處的垂向加速度17
• 2.3.3 船底波浪沖擊壓力17-18
• 2.3.4 連接橋底的波浪沖擊壓力18-20
• 2.3.5 舷側(cè)計算壓力20-21
• 2.3.6 甲板計算壓力21-22
• 2.3.7 上層建筑和甲板室的計算壓力22
• 2.3.8 艙壁的計算壓力22-23
• 2.4 船體結(jié)構(gòu)規(guī)范設(shè)計結(jié)果23-26
• 2.4.1 構(gòu)件尺寸最低要求23-24
• 2.4.2 構(gòu)件尺寸計算結(jié)果24-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 雙體船結(jié)構(gòu)強度有限元分析27-48
• 3.1 有限元分析簡介27-28
• 3.2 整船模型建立28-33
• 3.2.1 系統(tǒng)坐標(biāo)系及單位制的確定28-29
• 3.2.2 模型建立的準(zhǔn)則29
• 3.2.3 模型建立的方法29
• 3.2.4 模型的建立29-33
• 3.3 載荷的計算和分布33-37
• 3.3.1 總體載荷概述33-34
• 3.3.2 垂向剪切大小和分布34-35
• 3.3.3 總橫彎矩大小及分布35-36
• 3.3.4 總扭矩大小及分布36-37
• 3.4 工況和邊界條件37-39
• 3.4.1 載荷組合工況37
• 3.4.2 邊界約束條件37-39
• 3.5 強度校核標(biāo)準(zhǔn)39-40
• 3.6 計算結(jié)果及分析40-47
• 3.7 本章小結(jié)47-48
• 第4章 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及強度分析48-60
• 4.1 船體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計概述48-49
• 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化過程49
• 4.3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)果49-52
• 4.3.1 結(jié)構(gòu)尺寸優(yōu)化結(jié)果49-51
• 4.3.2 構(gòu)件布置的改善51-52
• 4.3.3 優(yōu)化后船體重量及重心52
• 4.4 優(yōu)化后有限元分析結(jié)果52-58
• 4.5 計算結(jié)果分析58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 總結(jié)和展望60-62
• 5.1 總結(jié)60-61
• 5.2 展望61-62
• 致謝62-63
• 參考文獻(xiàn)63-65
• 研究生期間發(fā)表的論文65

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐敏;張世聯(lián);;三體船連接橋結(jié)構(gòu)型式研究[J];船舶工程;2011年S2期

2 王鳳武,鄭中義,吳兆麟;大風(fēng)浪船舶安全航行的研究綜述[J];大連海事大學(xué)學(xué)報;2002年04期

3 顧永寧;;雙體船波浪外力計算[J];船舶工程;1984年05期

4 王洪乙,高新華;穿浪雙體船橫彎矩計算方法研究[J];艦船科學(xué)技術(shù);2004年04期

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本文編號：579797