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船舶水弹性非线性载荷及结构响应研究
| 论文题名： | 船舶水弹性非线性载荷及结构响应研究 |
| 关键词： | 船舶;水弹性;非线性;波浪载荷;结构响应;准静态分析 |
| 摘要： | 随着海上运输产业的快速发展和商船建造速度的提升，大型船舶愈加受到人们的欢迎，船舶尺度的增加使得船体结构–流体之间的耦合作用愈加明显，传统的将船体当成刚性结构来进行分析的方式已经无法满足当今的计算需求了，而今波浪诱导的大型船舶水弹性响应成为一个重要的研究课题。船舶作为一种庞大且复杂的海上交通工具，一旦出现结构破坏问题，极可能会造成物资的损失以及人员的伤亡。因此对于船体结构的强度计算一定要安全可靠，以消除船体结构出现破坏和失效现象的安全隐患。本文即是基于水弹性理论进行非线性载荷及结构响应方面研究，以期使对船体结构强度的评估更加可靠。 首先，本文在线性水弹性理论计算的基础上增加了物面非线性与砰击效应非线性因素，并基于此编写了非线性水弹性载荷的计算程序，通过与试验结果的比较验证了程序的准确性。利用该程序讨论了物面非线性及砰击效应等非线性因素对载荷结果的影响，而后又深入地分析了航速对砰击效应的影响。 其次，以某条10万吨级散货船为研究对象，借用COMPASS-WALCS-BASI软件对其进行设计波的预报分析，确定波浪的浪向角、频率，以及波幅等参数，为后续波浪载荷的计算提供波浪信息，同时利用波浪谱分析方法找出船体的危险剖面，方便后续对该危险剖面的针对性分析。 再次，将准静态分析方法运用到非线性水弹性载荷的响应分析中，求得船体弯曲应力结果。运用有限元分析软件MSC/PATRAN建立散货船有限元模型，对船舶水弹性力学的准静态响应问题进行了数值模拟计算，结果包含了考虑和不考虑砰击效应的弯曲应力，并将危险剖面处的网格应力与经典梁理论的结果进行比较，根据比较结果对该方法的可行性进行分析。 最后，运用有限元分析软件 MSC/PATRAN对船舶水弹性力学的动态响应问题进行了数值模拟计算。将动态分析方法运用到非线性水弹性载荷的响应分析中，分别计算了是否考虑砰击效应的应力结果，并将准静态、动态、经典梁三种计算结果进行比较，讨论了准静态方法与动态方法在非线性水弹性相关计算中的优缺点，研究分析了两种方法的适用性问题。 |
| 作者： | 汪延凯 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 桂洪斌;陈占阳 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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