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原文传递大型三体船连接桥砰击载荷研究

论文题名：	大型三体船连接桥砰击载荷研究
关键词：	三体船;砰击载荷;连接桥砰击;落体试验;数值仿真;设计载荷
摘要：	三体船作为高性能船舶的典型代表之一，其由于良好的稳定性、耐波性等优势而受到关注，具有良好的发展前景。当在恶劣海况下航行时，船波相对运动会引起剧烈的砰击，包括艏部砰击、连接桥砰击等等。在砰击瞬间，会产生巨大冲击力，从而引发高频振动，这对船体结构非常不利。而连接桥结构相对薄弱，线型平直，且随着三体船向大型化发展，连接桥砰击问题愈发严重，因此在设计中必须加以考虑。目前只有英国船级社根据海神号试验数据出版了三体船规范，但对连接桥砰击问题提及不多，同时无法将三体船实际的航行状态纳入考虑。因此深入研究三体船连接桥的砰击规律，建立一种三体船连接桥砰击载荷计算方法十分必要。本文主要研究内容如下:(1)利用三体船整船模型试验测得的载荷、运动数据，与三维势流理论方法计算结果进行对比，验证计算方法对三体船的适用性。在此基础上，开展三体船运动特性研究，研究片体不同布置形式对三体船运动的影响。　　(2)以横剖面二维模型为试验研究对象，设定不同高度、不同角度试验工况，开展落体砰击试验，在连接桥布置砰击压力传感器，分析砰击压力测量值的离散性及与速度、角度的关系，并得出砰击压力/砰击压力系数沿连接桥的分布规律。　　(3)利用基于CFD方法对三体船落体砰击进行仿真计算，对比入水速度、各位置砰击峰值、砰击压力时历、各典型时刻液面变化等关键信息，验证数值仿真的有效性，并对无法布置测点的位置进行计算研究。结合仿真和试验给出砰击压力规律。　　(4)应用等效设计波对未计及连接桥砰击载荷的三体船进行强度校核。并选取沿船长方向若干含连接桥的剖面，分析连接桥发生砰击的条件，提出三体船连接桥砰击设计载荷计算方法，并将计算结果与劳式规范计算结果进行对比，利用有限元加载对比未计及连接桥砰击与计及的响应变化，研究连接桥砰击载荷对船体梁载荷的影响程度。　　(5)基于未计及连接桥砰击的强度分析结果，对主船体与连接桥连接位置进行优化，减小其应力集中现象;同时为提高连接桥结构的抗砰击能力，计算分析不同骨架形式、不同板格长宽比的抗砰击能力。后以计及连接桥砰击载荷的最危险工况下的受力为约束条件，以结构最轻为目标函数，应用遗传算法对添加横向构件修改为混合骨架式的连接桥板架结构进行进一步结构轻量优化。
作者：	唐首祺
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：	2022