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B型棱柱式独立液货舱结构设计及其强度分析直接计算法研究
| 论文题名： | B型棱柱式独立液货舱结构设计及其强度分析直接计算法研究 |
| 关键词： | 液化天然气船;B型棱柱式独立液货舱;结构设计;强度分析;温度场;热应力;直接计算法 |
| 摘要： | B型棱柱式独立液货舱是一种自持式液货舱，具有建造简单、易于维护的特点。世界范围内，随着天然气需求量的不断增长，LNG船作为一种重要的天然气运输工具，也受到了越来越多的重视。由于能够方便、快速地把天然气输送到远离海洋且管道无法覆盖的内陆地区，采用B型棱柱式独立液货舱的中小型LNG船正逐渐成为热门的研究对象。 本文提出了一种LNG船B型棱柱式独立液货舱的结构设计方案，并对其进行了结构强度、温度场和热应力分析，建立了一套直接计算法分析流程，为今后B型独立液货舱的设计和建造提供了一定的参考依据。 首先，基于目标船，对LNG船B型独立液货舱进行结构设计。给出了舱体、保温层和支撑结构的设计方案。 然后，根据规范计算目标船的运动参数，并在此基础上计算船舶受到的载荷。综合考虑目标船及液货舱的装载及运动状态，选取包含承载能力极限状态和意外极限状态在内的16种计算工况。为提高效率，分两步进行结构强度分析，第一步分析舱体强度，第二步分析支撑结构强度。利用直接计算法得到了舱体和支撑结构的应力分布，并讨论了板厚变化对舱体强度的影响。 接着，简化B型独立液货舱的传热形式，划分舱室，建立传热学等效模型。依据传热学理论及实验关联式，计算舱室的对流换热系数。联立舱室的热平衡方程，带入对流换热系数、舱壁厚度、材料导热系数以及环境温度等参数，通过矩阵迭代法求解液货舱的温度场并对其分布进行了讨论。 最后，基于温度场数据，选用顺序耦合热应力分析方法，利用ABAQUS对B型独立液货舱进行热应力分析，讨论了低温环境对其结构强度的影响。 本文根据相关规范，基于ABAQUS和MATLAB软件，建立了B型棱柱式独立液货舱的结构强度、温度场和热应力分析直接计算法流程，具有一定的工程实用价值。 |
| 作者： | 董问 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 解德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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