散货船结构强度的有限元分析

论文摘要

船体强度校核是确保航行安全性的重要措施,能大幅减少因船体结构失效导致的海损,具有很大的现实意义。通常船体强度校核是与船舶设计同步进行。随着船舶使用年限的增加,船体由于腐蚀、磨损及疲劳破坏等作用,其强度也随之下降,旧船体必要的时候也应该进行强度校核,确保老旧船的航行安全。因此不管是对新造船舶,还是已投入营运的老旧船舶,进行船体强度分析是非常有效的方法。有限元法是一种求解连续介质力学问题的通用数值方法,已被广泛应用于船舶行业。目前各大船级社的规范及指南明确规定船舶要应用直接计算方法进行强度校核,因此在世界范围内,有限元直接计算法是强制要求的,已经普遍被采用。本篇论文以一艘近海37000DWT的散货船船体结构作为研究对象,主要研究内容有：采用Patran/Nastran有限元软件,选取该船船中处部分货舱内的主要构件建立三维舱段有限元模型；按照中国船级社《双舷侧散货船船体结构直接计算指南》(2004)的要求选定计算工况、计算载荷、确定边界条件等,对其船体结构强度进行了有限元直接计算,重点考察正中间货舱主要结构构件的强度,然后与《指南》中的许用应力值进行比较。通过强度校核,该船的强度符合规范要求。在强度校核中,工况选取参照《指南》要求,同时结合实际运营的情况,各个工况的外力计算上作了一些调整,主要是为了留有一定的余量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 背景及课题的引出
• 1.2 国内外研究概况和发展趋势
• 1.2.1 船体强度校核简介
• 1.2.2 国内外船体强度校核现况
• 1.3 课题研究的目的和意义
• 1.4 课题的研究内容和方法
• 第2章 有限元直接计算介绍
• 2.1 有限元软件Patran/Nastran介绍
• 2.1.1 Patran/Nastran软件概述
• 2.1.2 Patran/Nastran软件的基本功能
• 2.1.3 软件的使用现状及前景
• 2.2 有限元直接计算简介
• 2.2.1 有限元法基本理论
• 2.2.2 有限元分析过程
• 2.2.3 有限元法的优点
• 2.2.4 有限元直接计算法
• 第3章 国内现行规范对船体强度校核的要求
• 3.1 总纵强度校核
• 3.1.1 国内现行规范定义
• 3.1.2 总纵强度校核
• 3.2 直接计算方面的要求
• 3.2.1 散货船直接计算要求
• 3.2.2 集装箱船直接计算要求
• 3.2.3 液货船直接计算要求
• 3.2.4 特殊船型直接计算要求
• 3.2.5 其他有直接计算要求的船型和结构
• 3.2.6 船体结构强度直接计算的强度标准
• 第4章 37000DWT散货船的有限元建模
• 4.1 实船资料
• 4.1.1 船舶概况
• 4.1.2 引用资料和文件
• 4.2 有限元模型建立
• 4.3 网格划分与材料参数赋值
• 4.4 构件分组
• 第5章 37000DWT散货船结构强度有限元直接计算
• 5.1 计算工况
• 5.2 边界条件
• 5.3 载荷的计算与施加
• 5.3.1 均匀满载工况
• 5.3.2 正常压载工况
• 5.3.3 港口装卸工况
• 5.4 主要应力结果及屈服强度评估
• 5.4.1 板单元应力计算结果
• 5.4.2 主要构件应力校核
• 5.4.3 讨论分析
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间公开发表学术论文情况
• 致谢