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计及砰击的非对称载荷对超大型集装箱船的疲劳强度影响研究
| 论文题名： | 计及砰击的非对称载荷对超大型集装箱船的疲劳强度影响研究 |
| 关键词： | 非对称载荷;砰击载荷;时域疲劳损伤;超大型集装箱船;水弹性响应 |
| 摘要： | 超大型集装箱船由于具有大开口的特点，在进行总纵强度校核和疲劳强度校核时往往不同于其他船舶，相对于总纵强度，它的水平和扭转强度往往偏弱，所以在波浪作用下的水弹性响应计算中不仅需要考虑垂向弯曲强度，还应考虑水平和扭转的强度。尤其是当船体本身的固有频率接近波浪的频率时，这种强烈的水弹性响应更为明显。在恶劣的海况下，超大型集装箱船经常会存在横倾角或者横向速度，此时的入水砰击中极易发生气流分级、空气流通等现象。另外船舶在海洋中实际航行的时候，航向角并不是一直朝着一个方向，如果是斜浪，则由于此时浪向角和船体航行的方向有一定的角度，此时波浪的作用容易使船体受到的载荷分布不均，出现载荷非对称的情况。如果是在高海况下有砰击载荷的时候，则此时引起的非对称载荷中含有砰击成分，高频的非对称载荷会进一步增加船体结构的扭转颤振成分，严重地降低船舶的疲劳寿命，因此本文针对计及砰击的非对称载荷对超大型集装箱船的疲劳损伤影响进行研究，完成的主要工作内容如下:1.选取合适的舱段，将三舱段法和剖面载荷结合，简化全船的模型，对算例船分别以各浪向角下的单位波幅的规则波进行计算，选取各浪向下的危险海况进行应力分析，对比计算点以及附近节点在整船模型和局部模型分别的应力值，验证使用局部模型简化整船模型的可行性。 2.采用有限元法和迁移矩阵法对算例船的前三阶垂向模态和弯扭耦合模态进行了计算，并分析了两种方法的误差和各自的优劣。 3.利用三维水弹性理论，计算了迎浪时砰击引起的对称载荷:垂向剖面弯矩时历，以及斜浪时，砰击引起的非对称载荷:水平弯矩时历和扭矩时历。并对几种载荷的幅值和频率进行了分析，进一步说明砰击引起的非对称载荷的重要性。 4.基于S-N曲线和线性累积损伤理论，对超大型集装箱船的角隅处热点进行疲劳校核，得到疲劳热点不同工况下的应力响应传递函数和疲劳累计损伤度结果。 5.基于有限元瞬态响应分析法中的直接法，对热点进行了计及砰击时的迎浪对称载荷和斜浪非对称载荷作用下，1800s内的应力响应时历的计算。并根据雨流计数法，计算了各热点对应的损伤。 |
| 作者： | 华真 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 许维军;徐志亭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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