本文關鍵詞：冰區(qū)船舶冰載荷及船體結構優(yōu)化研究

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【摘要】：國際上對海洋冰區(qū)的研究早已展開,冰區(qū)船舶的設計和建造技術也基本成熟,而目前我國對于冰區(qū)船舶的研究無論是從理論還是從工程上都尚處于起步階段。不僅是極地冰區(qū),非極地冰區(qū)的資源開發(fā)及航道利用同樣對于中國這樣的中高緯度國家有著重要意義。這一切都離不開本文研究的對象——冰區(qū)船舶。 文章以某南極磷蝦捕撈加工船為研究對象,以《鋼質海船入級規(guī)范》為基礎,在先前船體結構加強的工作基礎上,研究了海冰與船體結構的相互作用過程,建立了符合實際的冰載荷計算模型,并對船體結構進行校核和優(yōu)化,使其在安全性的基礎上更加經(jīng)濟。本研究可以分為兩個部分,一是對冰載荷的研究,二是對冰區(qū)船體結構的有限元分析及優(yōu)化。 在冰載荷的研究過程中,文章通過研究海冰對船體的作用原理,細化冰對船體的作用方式和作用力的分布,從船艏對冰排的彎曲破壞以及船艏以外區(qū)域對冰排的擠壓破壞兩個方面建立了三維理論模型,計算后與常規(guī)公式及規(guī)范計算方法進行了比較,為冰載荷優(yōu)化計算開拓了研究思路。 在冰區(qū)船體結構有限元分析及優(yōu)化過程中,文章首先針對研究對象的作業(yè)環(huán)境和作業(yè)方式,對船體結構所受復雜工況進行了研究,并對低溫條件下不同沖擊載荷作用的船舶結構力學特性進行了分析；同時運用大型有限元計算軟件ANSYS,建立冰載荷作用區(qū)域的有限元模型,通過數(shù)值仿真分析,研究低溫環(huán)境下船體結構的力學特性以及典型區(qū)域結構在冰載荷作用下的應力分布、應變分布,并對該南極磷蝦捕撈加工船冰區(qū)加強結構進行了強度評估及結構優(yōu)化。
【關鍵詞】：冰區(qū)船舶 冰載荷 彎曲破壞 擠壓破壞 結構優(yōu)化
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-8
• 1 緒論8-13
• 1.1 冰區(qū)資源價值及冰區(qū)船舶的研究意義8-9
• 1.1.1 北極冰區(qū)資源對于我國的價值8
• 1.1.2 南極冰區(qū)資源對于我國的價值8-9
• 1.2 冰區(qū)航行規(guī)范及冰載荷研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1 冰區(qū)航行船舶的相關規(guī)范9-10
• 1.2.2 冰載荷的研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 冰區(qū)船舶技術的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文的研究內容12-13
• 2 海冰的形式及海冰與船舶的相互作用13-20
• 2.1 海冰的形式13-14
• 2.1.1 按海冰的外形分類13
• 2.1.2 按海冰的運動狀態(tài)分類13
• 2.1.3 按海冰的生成階段分類13-14
• 2.2 海冰與船舶的相互作用14-20
• 2.2.1 海冰與船舶相互作用工況14-18
• 2.2.2 典型海冰與船舶相互作用工況18-19
• 2.2.3 海冰與船艏傾斜結構作用的破壞模式19
• 2.2.4 海冰與舷側直立結構作用的破壞模式19-20
• 3 冰載荷研究20-35
• 3.1 船艏傾斜結構所受冰載荷求解20-27
• 3.1.1 彎曲破壞時冰載荷的研究現(xiàn)狀20-24
• 3.1.2 本船采用的傾斜結構冰載荷計算模型24-27
• 3.2 舷側直立結構所受冰載荷求解27-31
• 3.2.1 擠壓靜冰力的研究現(xiàn)狀28-30
• 3.2.2 本船采用的舷側直立結構冰載荷計算公式30-31
• 3.3 確定計算參數(shù)31-32
• 3.4 計算結果32-35
• 3.4.1 船艏傾斜結構所受冰載荷32
• 3.4.2 舷側直立結構所受冰載荷32
• 3.4.3 經(jīng)驗公式對比32-34
• 3.4.4 與規(guī)范計算結果的對比34-35
• 4 冰區(qū)結構有限元分析35-60
• 4.1 研究思路35-37
• 4.1.1 船舶概述35-36
• 4.1.2 有限元方法36-37
• 4.1.3 強度評估流程37
• 4.2 結構強度評估模型37-41
• 4.2.1 坐標系統(tǒng)37-38
• 4.2.2 有限元模型38-40
• 4.2.3 板厚及梁特性40
• 4.2.4 結構的材料特性40
• 4.2.5 邊界條件40-41
• 4.3 設計冰載荷41-46
• 4.3.1 船體分區(qū)41
• 4.3.2 設計冰載荷41-45
• 4.3.3 峰值壓力因子45-46
• 4.3.4 船體區(qū)因子46
• 4.4 強度評估46-47
• 4.4.1 參考應力46-47
• 4.4.2 許用應力47
• 4.5 結構強度評估47-56
• 4.5.1 有限元計算結果47-56
• 4.5.2 結論56
• 4.6 基于冰載荷研究的有限元計算結果56-60
• 5 冰區(qū)加強船的結構優(yōu)化探究60-67
• 5.1 結構優(yōu)化策略60-63
• 5.2 優(yōu)化后結構強度評估63-66
• 5.3 結論66-67
• 參考文獻67-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況69-70
• 致謝70-71

【參考文獻】

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本文編號：633306