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原文传递应急清障船结构设计及优化研究

论文题名：	应急清障船结构设计及优化研究
关键词：	浮吊船;结构设计;有限元法;总纵强度;板格屈曲
摘要：	目前随着边境贸易的发展和区域经济的增长，黑龙江水系内河航运备受重视，保障航道安全和通畅也越来越为重要。中俄界河黑龙江、乌苏里江航道应急清障浮吊船及其附属船舶建造项目的实施可提升界河航道应急清障能力，改变落后的清障方式，提高清障技术水平，提高界河航道维护船舶性能。　　本文以在建200t应急清障浮吊船为目标，因其尺度比超过规范要求，须参照规范计算结果，运用直接计算法通过有限元建模计算分析校核。在明确本文应急清障浮吊船的作业方式和工作状况的前提下，依据规范选取主要参数，确定结构方案，绘制基本结构图和典型横剖面图，并进行总纵强度规范计算。运用直接计算法有限元建模进行校核分析时，利用有限元软件MSC.Patran分别对甲板上方起重设备和船体进行三维建模，并施加载荷、设置边界条件，计算应急清障浮吊船在不同工况下的变形和总纵强度，并与规范中位移要求和许用应力值对比，发现全船结构刚度和强度满足要求，并有很大的强度裕度。在总纵强度分析的基础上，分别采用有限元法和Matlab编程计算对船体危险区域主要纵向构件板格进行屈曲强度分析，校核屈曲强度满足规范要求，比较两种方法计算得到的屈曲因子差异。　　全船结构虽然满足强度和结构稳定性的规范指标要求，但在船舶结构、钢材用料等方面存在不经济性和不合理性。由于结构复杂化，很多经验公式不能使用，本文编写优化参数命令并采用MSC.Nastran优化模块对不同工况下的船体主要构件尺寸进行结构优化。在尺寸优化的基础上，修改较大应力处结构形式，比较不同结构形式在强度性能方面提高的情况，确定最优化结构形式。通过一系列的对比分析，使得应急清障浮吊船结构更为合理，指导本船接下来的建造工作，为日后相关船舶设计研发提供技术参考；同时也可作为船舶建造相关规范的参考，对规范中对超尺度比船舶的要求进行扩充和改进。
作者：	谭兴隆
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：	2017
正文语种：	中文