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独立C型液罐罐体及其支承构件结构强度直接计算研究
| 论文题名： | 独立C型液罐罐体及其支承构件结构强度直接计算研究 |
| 关键词： | 独立C型液罐;动静载荷;船体梁变形;支承构件;结构强度 |
| 摘要： | 船舶航行时独立C型液罐受到的动静载荷完全由两个鞍座传递给船体，对鞍座区域进行有限元模拟时涉及到接触问题因而具有高度的非线性，IGC规则和各家船级社规范并没有对独立C型液罐直接计算中的模型范围、层压木模拟方法和鞍座区域接触处理方案等关键问题作出明确规定，本文结合实例对上述问题进行了研究，主要工作内容包括： 1）对IGC规则规定的独立C型液罐直接计算各项载荷逐一进行了分析说明，并对IGC规则中没有明确说明计算方法的载荷项，参考DNV相关规范进行具体说明； 2）层压木杆单元模拟方法和体单元模拟方法对比分析。对于体单元模拟方法，根据鞍座区域的结构形式与受力特点在不同的接触区域采用了不同的接触定义方法，对两种方案施加同一典型工况下的载荷，并对两个方案中各结构应力水平计算结果和层压木压应力计算结果分别进行了对比分析，验证了体单元模拟方法的优越性； 3）基于接触算法的液罐典型工况直接计算分析。先在低温载况下对模型的接触设置进行了合理性验证，再对于0°~30°横倾工况，筛选出了危险的横倾工况并进一步分析了低温对液罐强度的影响；依次阐述了晃荡工况、碰撞工况、破舱工况和吊装工况的有限元计算过程，给出了各工况下重点考核区域的应力水平，分析了其受力变形特点； 4）计及船体-液罐接触的液罐及其支承构件强度直接计算分析。基于模型范围的差异提出两种独立C型液罐非线性有限元分析方案：“罐体+层压木”模型方案和“罐体+层压木+船体”模型方案，通过实例计算量化分析了船体在极端载荷工况下产生的船体梁变形对液罐强度的影响，分析比较表明：船体梁变形对液罐强度有一定的影响，但液罐强度整体上由局部载荷决定；在模型中考虑船体结构，能消除边界条件对鞍座区域液罐结构应力水平计算结果的影响，应力水平计算结果比不考虑船体结构影响的方案低3.7%～16.5%。最后在“罐体+层压木+船体”模型方案的基础上，参考CCS相关规范结合实例对鞍座区域支承构件进行了强度分析。 本文量化计算结果和对比分析结论可为工程实际中合理选择液罐有限元建模与分析方案提供参考。 |
| 作者： | 刘新宇 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 唐文勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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