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超大型矿砂船船体结构振动响应研究
| 论文题名： | 超大型矿砂船船体结构振动响应研究 |
| 关键词： | 超大型矿砂船;结构振动;激振力;固有频率;振动响应;有限元法 |
| 摘要： | 超大型矿砂船作为海上的大型运输工具，其在海上航行过程中必然会受到主机、螺旋桨等外界激励作用。在这些激励载荷的作用下，船体结构会产生不同程度的振动，轻则引发船上船员的居住不适，重则导致船舶设备无法正常运行和船体结构的疲劳破坏。超大型矿砂船为近年来国民经济催生的新兴产物，而其振动特性的研究尚处于起步阶段。本文以当今世界上最大吨位的40万吨矿砂船为目标船型的进行振动特性研究，通过本文研究可为超大型矿砂船结构减振设计提供理论指导和技术支持。 本文对超大型矿砂船的船体激励载荷、船体结构固有频率和船体结构振动响应进行了研究，主要研究如下：（1）分别使用经验公式法和模型试验法，对船舶主要激励载荷进行了研究；（2）采用全船三维有限元方法对船体总振动固有频率进行了计算，并与经验公式法的结果进行对比分析；（3）采用全船三维有限元模型对超大型矿砂船进行振动响应计算，并使用航行试验测量结果对有限元分析结果进行了验证；（4）本文对船体结构减振措施进行了探讨。 研究结果表明：（1）在超大型矿砂船的船体结构基本设计阶段，传统的经验公式法仍然适用于超大型矿砂船螺旋桨激振力的估算，但留存的设计裕度较大，本文提出的改进型经验公式相较于传统的经验公式计算精度更高，可提高计算结果精度10%以上；（2）传统的船体结构固有频率经验公式预报的超大型矿砂船固有频率结果误差较大，为此本文提出了新的修正公式，相较于传统经验公式的预报精度可提高近30%；（3）由于本船结构固有频率与激励载荷频率的错开值不满足频率储备要求，因此采用全船三维有限元法对超大型矿砂船进行振动响应预报，从预报结果上看本船振动响应满足规范要求。将振动响应计算结果同实测结果进行了对比分析，可以看出本文有限元计算结果同试验结果较接近；（4）本文针对船体结构进行了减振设计研究，通过增加主机横撑可以有效降低了主机激励引起的船体结构振动响应水平。 |
| 作者： | 林文平 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王腾;郑素青 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中国石油大学(华东) |
| 学位年度： | 2020 |
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