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抓斗挖泥船结构强度与疲劳性能分析
| 论文题名： | 抓斗挖泥船结构强度与疲劳性能分析 |
| 关键词： | 抓斗挖泥船;疲劳寿命;有限元法;瞬态响应分析 |
| 摘要： | 目前随着边境贸易的发展和区域经济的不断增长，黑龙江水系的内河航运备受重视，保证航道通畅和安全也变得越来越重要。对于黑龙江上游某些河段存在的泥沙淤积、吃水较浅等问题，需要利用挖泥船进行清理航道，确保通航。 抓斗挖泥船是一种结构相对简单、高效灵活的挖泥船，它利用甲板尾部的抓斗插入水底进行挖掘泥沙作业，适用于不同的航道条件，可以很好地完成航道疏浚任务。抓斗挖泥船在作业时，抓斗机要执行重复的下降、挖泥、举升、回转、卸载等动作，结构中会产生周期性的循环应力响应，经过一定的时间后，挖泥船的某些部分很容易产生疲劳裂纹甚至断裂，导致结构失效。因此必须要计算抓斗挖泥船的疲劳寿命，预报其安全使用的年限。 本论文以某四方抓斗挖泥船实船项目为背景，首先明确抓斗挖泥船的工作状况并选取一个作业周期为研究目标，依此确定了计算工况。然后利用有限元软件MSC.Patran/Nastran建立了挖泥船三维模型，设置边界条件和约束，计算挖泥船在每一工况下的结构强度，并与规范中的许用应力值对比，发现全船的结构强度满足规范要求。通过对计算结果的分析发现应力集中现象存在于挖泥船某些部位，也即容易产生疲劳破坏的部位，在此区域选取节点作为疲劳寿命计算的校核点。接着对抓斗挖泥船进行挖掘工况和卸载工况下的瞬态响应计算，得到两个过程中的应力响应，并与静力计算的结果合并，得到校核点的应力载荷谱。最后，使用雨流计数法程序对校核点的载荷谱进行统计得到应力幅值、均值、频数信息，然后结合修正后的材料S-N曲线，应用Miner线性理论计算疲劳损伤度和疲劳寿命，计算结果表明抓斗挖泥船的疲劳寿命满足要求。 |
| 作者： | 赵凌霄 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 冯峰 |
| 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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