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非线性波浪载荷对船体结构强度的影响研究
| 论文题名： | 非线性波浪载荷对船体结构强度的影响研究 |
| 关键词： | 砰击振动;波浪载荷计算;疲劳强度;极限强度;船体结构 |
| 摘要： | 近年来，随着船舶工业自身发展以及全球经济背景下规模经济效应的刺激，船舶设计，尤其是货运船舶，正朝着更大、更快、更专业的方向发展。超大型船舶由于具有大尺度的特点，以及在结构设计时，为了减轻结构重量而往往大量使用高强度钢，致使船舶刚度低于传统船舶，船体梁固有频率相对减小；同时大型舰船、大型集装箱船等船型型线复杂，具有大外飘，砰击问题不可忽略。这些船舶在恶劣海浪环境中航行时，在非线性冲击载荷，如外飘砰击、底部砰击等作用下，更容易产生所谓颤振，会激起短暂而剧烈的总体振动，造成巨大的结构破坏，对船体梁极限承载能力提出更高的要求，同时会降低结构构件疲劳寿命。因此在对船体结构进行强度评估时，应在满足一定条件时计入船体梁振动的影响，并考虑砰击非线性载荷对疲劳损伤及极限强度校核的影响。本文建立了一种简化的考虑砰击非线性的波浪载荷计算方法，在此基础上研究了大型船舶的砰击非线性波浪载荷对结构疲劳损伤与极限强度校核的影响。主要工作内容如下： 1）利用三维线性频域理论计算船舶运动和线性剖面载荷，将计算结果向时域转换，计入非线性砰击力、利用迁移矩阵法分析船体梁振动特征，建立船体非线性时域振动方程，求解非线性船体剖面载荷。 2）利用计算点剖面模数作为转换因子，计算各海况、浪向、装载状态下非线性总弯矩应力响应和波浪弯矩波频分量产生的疲劳累积损伤，研究了非线性载荷对疲劳损伤的贡献度以及船体梁垂向波浪弯矩影响系数； 3）利用非线性有限元方法计算了船体梁极限抗弯能力，对船体横剖面非线性弯矩进行短期与长期分析，研究极限强度校核衡准中的波浪载荷局部安全因子，总结现有的船体梁极限强度校核方法中砰击非线性弯矩的计入方式，比较其适用性。 4）以某大型集装箱船为例，在计入非线性砰击振动的基础上，从载荷计算、到结构疲劳累计损伤分析、到船体梁极限强度校核建立了完整的程序与方法。 |
| 作者： | 任晨辉 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 任慧龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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