基于NAUTICUS的船体弯扭响应分析

论文摘要

浮船坞作为船舶维修的物质基础,是不可缺少的基础设施之一,被称为船舶维修的海上移动平台。对浮船坞来说,在其设计和检验过程中必须考虑总纵强度和扭转强度是否符合要求。在实际使用中,由于拖航状态时的船体强度受环境和自身装载情况的影响很大,因此其船体结构弯扭强度的评估尤其重要。按照中国船级社规范,当浮船坞处于拖航状态时必须进行浮船坞的弯扭强度计算。本文以一改建后的浮船坞为研究对象,由于其改装后要进行拖航,需要考虑拖航时在弯扭组合作用下是否满足船体强度要求,因而本文结合实际工程对其进行了详细的计算和分析,确定了多组设计波参数和相应的弯扭组合工况;为了得到比较精确的变形和应力结果,采用了整船结构有限元分析方法,按多种工况对浮船坞拖航时的弯扭强度进行了船体结构有限元分析和强度评估,主要工作如下:1.阅读浮船坞的图纸和资料,建立了全船有限元模型。2.应用DNV的Sesam程序子模块Wasim进行了波浪载荷预报,确定了设计波参数。3.通过使用线性波浪载荷计算方法与Wasim软件进行计算并对结果进行分析比较后,得出使用Wasim所得的计算结果偏大,因此在进行强度分析时的结果也偏于安全。4.得到了船体结构的详细变形和应力分布结果,选取了拖航时满足船体强度要求的装载工况,对不满足要求的工况进行了分析并给出建议。实船计算结果表明拖航时的装载方案是影响应力大小的重要因素。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景和意义
• 1.1.1 浮船坞简介
• 1.1.2 浮船坞的发展和特点
• 1.1.3 船体弯扭强度评估的重要性
• 1.2 船体弯扭强度评估研究现状
• 1.2.1 关于弯扭强度
• 1.2.2 船体弯扭强度的研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 全船模型的建立
• 2.1 概述
• 2.2 船体几何模型
• 2.3 结构有限元模型
• 2.3.1 船体结构建模的一般原则
• 2.3.2 有限元模型的建立
• 2.3.3 全船有限元模型图
• 2.4 水动力计算模型
• 2.5 质量模型
• 2.6 本章小结
• 第3章 波浪载荷计算分析
• 3.1 概述
• 3.2 时域分析方法
• 3.2.1 二维非线性时域方法
• 3.2.2 三维时域Rankine源法
• 3.3 基于三维势流理论的波浪载荷计算原理
• 3.3.1 非定常扰动势定解条件的建立与求解
• 3.3.2 船舶在规则波中的运动方程建立与求解
• 3.3.3 船体表面脉动压力
• 3.4 船舶运动与波浪载荷预报
• 3.4.1 船舶运动参考坐标系及响应变量
• 3.4.2 计算条件
• 3.4.3 传递函数计算结果
• 3.4.4 传递函数结果分析
• 3.4.5 波浪载荷长期预报
• 3.4.6 海浪谱和响应谱
• 3.4.7 波浪散布图的选取
• 3.4.8 长期预报结果
• 3.5 本章小结
• 第4章 浮船坞拖航强度有限元分析
• 4.1 概述
• 4.2 浮船坞的基本数据和主要参数
• 4.2.1 主尺度和船体参数
• 4.2.2 基本参数介绍
• 4.3 拖航方案和装载工况
• 4.3.1 拖航方案
• 4.3.2 拖航装载工况
• 4.4 波浪载荷的确定
• 4.4.1 势流理论与Rankine源法
• 4.4.2 设计波法简介
• 4.4.3 主要考察构件
• 4.4.4 设计波参数
• 4.4.5 线性波浪载荷计算方法
• 4.5 整船静力平衡条件和边界条件
• 4.6 模型的加载
• 4.7 应力衡准
• 4.8 计算结果和分析
• 4.8.1 计算结果
• 4.8.2 计算结果分析
• 4.9 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