本文關(guān)鍵詞：基于柔性設(shè)計大型汽車運輸船疲勞強(qiáng)度研究

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【摘要】：疲勞強(qiáng)度評估是衡量船舶安全與可靠的重要指標(biāo)。長期航行在海上的船舶,受到不斷變化的環(huán)境載荷作用使其結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生交變應(yīng)力,高循環(huán)次數(shù)的加載與卸載極易使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞裂紋并造成結(jié)構(gòu)破壞。大型汽車運輸船為滿足裝卸作業(yè)需要,貨艙內(nèi)部不設(shè)置橫艙壁,全船縱通甲板,船體容易在橫傾狀態(tài)下發(fā)生斜菱變形,極易在強(qiáng)橫梁和強(qiáng)肋骨等連接部位形成高應(yīng)力區(qū)域,而基于柔性設(shè)計原理的汽車運輸船,其斜菱變形更為突出,相關(guān)部位的高應(yīng)力現(xiàn)象更為明顯,因此該類船舶結(jié)構(gòu)疲勞性能評估更應(yīng)該引起重視。疲勞強(qiáng)度評估結(jié)果受約束型式、平衡調(diào)整方式及載荷設(shè)置影響。行駛中的船舶處于全自由狀態(tài),而基于規(guī)范的結(jié)構(gòu)分析則采用靜態(tài)分析模式,根據(jù)經(jīng)驗公式確定設(shè)計載荷,并考慮平衡調(diào)整的附加載荷。平衡調(diào)整雖然可以平衡節(jié)點約束力,但不同的調(diào)整方式及約束型式對結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與變形有一定的影響,進(jìn)而影響結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能評估。另外,在大型汽車運輸船舶疲勞強(qiáng)度評估簡化算法中,GM取值將影響疲勞載荷、Weibull分布參數(shù)及平均過零頻率的計算。論文的主要工作包括:(1)分析了不同的約束型式,包括挪威船級社汽車運輸船疲勞強(qiáng)度評估的約束型式以及單點約束型式,分析了不同平衡調(diào)整方式,包括矢量力調(diào)整方式、慣性力調(diào)整方式以及慣性釋放調(diào)整方式;(2)針對不同的約束型式以及平衡調(diào)整方式,對比了7800PCTC(Pure Car/Truck Carrier)的斜菱變形工況的結(jié)構(gòu)應(yīng)力場以及位移場,研究了約束型式與平衡調(diào)整方式對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響規(guī)律;(3)針對不同的約束型式以及平衡調(diào)整方式,對比了7800PCTC的典型疲勞熱點的疲勞壽命,研究了約束型式及平衡調(diào)整方式對疲勞壽命的影響規(guī)律;(4)針對不同的GM取值,對比了7800PCTC的典型疲勞熱點的疲勞壽命,研究了GM取值對疲勞壽命的影響規(guī)律。論文針對約束型式、平衡調(diào)整方式以及GM取值對大型汽車運輸船疲勞性能評估影響的研究具有重要的研究意義,對其它類型船舶的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能評估方法研制具有一定的借鑒價值。
【關(guān)鍵詞】：汽車運輸船 柔性設(shè)計 約束型式 平衡調(diào)整 疲勞強(qiáng)度
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.43
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 引言14-16
• 1.1.1 汽車運輸船設(shè)計與研發(fā)的意義14
• 1.1.2 國內(nèi)外汽車運輸船發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.2 大型汽車運輸船的特征16-17
• 1.2.1 大型汽車運輸船的結(jié)構(gòu)特征16
• 1.2.2 大型汽車運輸船的設(shè)計理念16-17
• 1.3 船舶疲勞問題研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3.1 疲勞的基本概念17-18
• 1.3.2 船舶結(jié)構(gòu)的疲勞問題18
• 1.3.3 船舶疲勞評估的規(guī)范制定18
• 1.3.4 船舶疲勞評估的方法研究18-19
• 1.3.5 汽車運輸船的疲勞強(qiáng)度評估19
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 整船結(jié)構(gòu)分析時載荷平衡調(diào)整方法研究20-34
• 2.1 引言20
• 2.2 約束與約束反力20-22
• 2.2.1 三點約束20-21
• 2.2.2 單點約束21-22
• 2.3 載荷平衡調(diào)整22-33
• 2.3.1 規(guī)范平衡載荷22-23
• 2.3.2 矢量平衡力計算23-25
• 2.3.3 慣性平衡力25-32
• 2.3.4 慣性釋放32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 斜菱工況（Racking）強(qiáng)度分析研究34-56
• 3.1 前言34
• 3.2 研究船舶說明34-35
• 3.3 7800PCTC有限元模型35-40
• 3.3.1 模型范圍35
• 3.3.2 總體坐標(biāo)系與單位35
• 3.3.3 模型單元35-36
• 3.3.4 材料特性36
• 3.3.5 結(jié)構(gòu)腐蝕余量36-40
• 3.4 載荷計算40-46
• 3.4.1 船舶運動加速度40-42
• 3.4.2 甲板橫向載荷42-43
• 3.4.3 甲板垂向載荷43-45
• 3.4.4 海水壓力45-46
• 3.5 約束與載荷46-47
• 3.6 計算結(jié)果47-55
• 3.6.1 變形結(jié)果與分析47-50
• 3.6.2 應(yīng)力結(jié)果與分析50-55
• 3.7 本章小結(jié)55-56
• 第四章 整船疲勞壽命計算56-84
• 4.1 前言56
• 4.2 疲勞熱點56-59
• 4.3 疲勞載荷59-66
• 4.3.1 LC1a工況59-62
• 4.3.2 LC1b工況62-66
• 4.4 約束與載荷66
• 4.5 熱點應(yīng)力插值計算66-70
• 4.5.1 熱點類型與應(yīng)力差值計算67
• 4.5.2 十字形熱點差值計算67-69
• 4.5.3 其它熱點應(yīng)力差值計算69
• 4.5.4 一般類型熱點應(yīng)力差值計算69-70
• 4.6 疲勞評估簡化方法要點70-78
• 4.6.1 疲勞累計損傷簡述70-71
• 4.6.2 S-N曲線選取71-72
• 4.6.3 板厚應(yīng)力修正系數(shù)計算72
• 4.6.4 應(yīng)力集中系數(shù)計算72-74
• 4.6.5 平均應(yīng)力修正74-75
• 4.6.6 平均過零頻率計算75-76
• 4.6.7 應(yīng)力范圍的長期分布76-77
• 4.6.8 組合應(yīng)力計算77-78
• 4.6.9 疲勞累積損傷評估78
• 4.7 疲勞評估結(jié)果78-80
• 4.7.1 疲勞熱點1疲勞壽命78-79
• 4.7.2 疲勞熱點2疲勞壽命79
• 4.7.3 疲勞熱點3疲勞壽命79-80
• 4.7.4 結(jié)果分析80
• 4.8 初穩(wěn)性高對疲勞強(qiáng)度因素分析80-83
• 4.8.1 初穩(wěn)性高取值80
• 4.8.2 對應(yīng)不同GM值疲勞組合工況載荷80-81
• 4.8.3 對應(yīng)不同GM值疲勞壽命計算81-83
• 4.8.4 計算結(jié)果分析83
• 4.9 本章小結(jié)83-84
• 第五章 總結(jié)與展望84-86
• 5.1 總結(jié)84-85
• 5.2 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-89
• 致謝89-90
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果90

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：789609