双壳散货船结构直接计算分析

论文摘要

目前,对大型船舶以及新型船舶进行船体结构有限元分析,是船舶结构设计必不可少的手段。但是,世界上各主要船级社都有着各自的直接计算方法及强度标准,为此,国际船级社协会(IACS)先期开发了散货船和双壳油船的结构共同规范,并于2006年4月1日正式实施,统一了IACS内部的散货船和油船建造标准。本文主要是对《散货船结构共同规范》有关强度直接计算的屈服与屈曲强度校核以及疲劳强度校核做了研究,其主要内容如下:1、阅读并理解结构疲劳分析的基本原理;2、进行规范计算方法研究。根据规范确定船体主要构件初步尺寸,给出三舱段有限元计算模型的初值。确定总纵强度计算、极限强度计算、纵向构件的规范计算均能满足要求。3、针对共同规范的屈服与屈曲强度直接计算,论述了直接计算的主要内容和基本过程,包括船体结构有限元模型的选取和建立、边界条件的施加、计算工况的确定、载荷的计算与施加、计算求解、结果分析。4、结合板的稳定性理论,深入研究了共同规范有关屈曲强度校核的规定,阐明了基本板格屈曲校核标准的理论依据。5、选取一条17,7000DWT双壳散货船作为算例,依据共同规范的直接计算法,对其进行了屈服与屈曲强度计算分析。进行疲劳计算。对纵向结构采用名义应力法进行评估;对横向结构采用热点应力法进行评估,用后处理软件MSC/PATRAN软件读出应力,计算疲劳寿命。6、通过对实船计算结果的比较,分析了共同规范的计算工况以及各工况下船体构件的不同承载能力,并指出了共同规范中可能存在的问题。同时,与依据中国船级社《散货船结构强度直接计算分析指南》对同一条散货船的直接计算结果进行比较分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 共同规范出台背景
• 1.2 散货船结构共同规范简介
• 1.3 本文研究的目的意义
• 1.4 实船结构强度设计研究综述
• 1.5 船舶疲劳强度研究综述
• 1.6 论文主要工作简介
• 第2章 有限元模型的建立
• 2.1 结构强度有限元分析原理及方法
• 2.1.1 有限元法的发展
• 2.1.2 有限元法在船舶与海洋结构分析中的应用
• 2.1.3 有限元法的基本原理
• 2.1.4 有限元法求解过程与方法
• 2.2 有限元分析模型建立
• 2.2.1 模型范围的确定
• 2.2.2 计算工况
• 2.2.3 材料特性
• 2.2.4 有限元模型基本要求
• 2.2.5 坐标系及量纲
• 2.2.6 单元特性
• 2.2.7 网格划分要求
• 2.2.8 有限元分析模型
• 2.3 本章小结
• 第3章 载荷计算和边界条件
• 3.1 概述
• 3.2 载荷计算原理公式
• 3.2.1 总纵强度载荷计算方法与计算公式
• 3.2.2 局部载荷计算
• 3.3 边界条件
• 3.3.1 确定边界条件
• 3.3.2 构件弹簧刚度系数计算
• 3.4 本章小结
• 第4章 屈曲校核标准的基本理论
• 4.1 概述
• 4.2 矩形板稳定性的能量解法
• 4.2.1 矩形板中性平衡时的应变能
• 4.2.2 矩形板中性平衡时的力函数
• 4.2.3 屈曲实例分析
• 4.2.4 屈曲因子K的讨论
• 4.3 板的后屈曲性能
• 4.3.1 板屈曲后的应力分布
• e和折减因子k'>4.3.2 板的有效宽度b_e和折减因子k
• 4.3.3 板的极限应力
• 4.4 本章小结
• 第5章 177，000DWT双壳散货船结构屈服强度和疲劳强度计算与分析
• 5.1 概述
• 5.2 屈服强度计算结果
• 5.2.1 位移云图
• 5.2.3 主要构件最大应力汇总
• 5.2.4 屈曲分析结果
• 5.3 疲劳强度计算
• 5.3.1 疲劳计算结果
• 5.4 计算结果分析及结论
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历