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LNG低温管路应力分析及强度研究
| 论文题名： | LNG低温管路应力分析及强度研究 |
| 关键词： | 液化天然气动力船舶;加注系统;低温管路;应力分析;强度分析 |
| 摘要： | 近年来，全球变暖、气候异常等环境问题日益严重，船舶燃油燃烧的排放物不能达到国际新公约以及国际海事组织（IMO）有关限制排放区域的要求。中国提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，解决船舶污染已成为国内外社会的共识。采用LNG替代传统燃油是解决船舶污染有效的措施，近年来LNG动力船舶得到了蓬勃发展。 LNG动力船舶虽然在节能减排方面具有显著效果，但因LNG介质的低温特性，船用LNG低温管路将受到由巨大温差变化产生的温度载荷以及运动载荷、重力载荷和压力载荷等多种载荷的共同作用。低温管路一旦产生应力破坏将导致低温LNG泄露，不仅可以造成皮肤的低温冻伤，还可能会导致部分设备或船体结构遇冷收缩和脆性断裂甚至是火灾爆炸。因此，对LNG动力船舶低温管路进行应力分析和强度研究是非常有必要的。 本文以LNG动力超大型油船加注系统的低温管路为研究对象，首先采用CAESARⅡ软件对其加注系统管线基于ASMEB31.3规范进行了详细的一次应力、二次应力、操作应力、约束载荷和位移的分析，根据初步有限元分析结果，发现最大应力以及危险区域往往出现在弯头和三通处。 然后以跨距理论计算的最大跨距5.7769m为前提，基于应力影响开展支座布置方案研究，对通过对支座的数量、位置和类型进行调整，使得一次应力最大比率由538.3%降低到40.3%，任意加速度组合下的一次应力最大比率由1271.0%降低到95.7%；二次应力的最大比率由162.8%降到36.0%，得到优化后的布置方案。 接着以布置优化后的模型为基础，探究基本参数和外界参数对管路系统和局部管路的应力影响规律。从管路系统和局部管路两个方面得出了压力、温度、管径、位移和加速度对管道应力影响的具体规律，为工程实际从整体性方面降低应力和提高管路系统安全性提供参考。 最后在完成管路系统的整体分析以后，对出现应力最大区域的直角弯和“Z”型弯结构区域进行温度场和热应力场分析，确定直角弯头和任意角度的弯头的温度和应力分布规律，为工程实际从局部结构方面降低应力和提高管路系统安全性提供参考。 |
| 作者： | 姚贵林 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 陈景杰;甄兴伟 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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