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大型小水线面双体船结构疲劳强度分析
| 论文题名： | 大型小水线面双体船结构疲劳强度分析 |
| 关键词： | 双体船;疲劳强度;谱分析法;湿甲板砰击;结构优化 |
| 摘要： | 与常规单体船相比，小水线面双体船（以下简称 SWATH）船体结构特殊，波浪载荷复杂，疲劳问题尤为突出。近年来随着SWATH向大型化发展以及高强度钢的大量使用，更加剧了其连接桥部位以及主船体横构件的疲劳问题。目前，国内外关于大型SWATH的相关规范和研究十分有限，相应的抗疲劳设计依据很少。本文以某大型SWATH为例，探讨了SWATH船疲劳强度分析方法。主要研究内容包括以下几个方面： 1）对CCS船级社《小水线面双体船指南》2005版中疲劳载荷的简化计算及简化载荷作用下应力响应的有限元直接计算方法进行研究。对比分析了 CCS船级社《船体结构疲劳强度指南》2015版（以下简称CCS规范）、DNV船级社《Fatigue Assessment of ship structure》2014版（以下简称DNV规范）和ABS船级社《Rules for Building and Classing Steel Vessels》2015版（以下简称ABS规范）中疲劳强度评估简化方法的异同，探讨了各规范中的简化评估方法在大型SWATH疲劳强度评估中的适用性。 2）针对SWATH典型节点众多，疲劳校核部位难以确定的问题，提出一种基于热点应力集中系数和名义应力有限元直接计算的基本网格疲劳校核部位筛选方法。并采用基于波浪载荷直接计算的谱分析法对大型SWATH进行疲劳强度评估，对谱分析法评估过程中的计算流程和关键参数进行了探讨。 3）湿甲板砰击是SWATH船特有的砰击模式，对疲劳强度的影响不可忽视。本文基于海浪谱对船体与波浪在不规则波下的相对运动进行了时域分析，并根据湿甲板砰击条件进行了砰击发生情况统计分析。借鉴相关文献对砰击压力时空分布和峰值特性进行计算，并进行了砰击载荷作用下结构动态响应分析，给出了一种局部砰击载荷和波浪载荷联合作用下结构应力响应时历的计算方法，最后采用雨流计数法结合各海况的出现概率和累积损伤理论计算得到目标船寿命期内的累积损伤度。 4）针对大型SWATH船连接桥结构疲劳问题严重的情况，本文提出一种基于参数化子模型法的SWATH船典型节点结构优化方法。在整船有限元分析的基础上，以基于设计波法得到的典型节点局部参数化子模型的累积损伤度作为目标函数，对典型节点进行了抗疲劳设计，供结构设计参考。 |
| 作者： | 张清越 |
| 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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