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三体船波浪载荷研究与结构强度有限元分析
| 论文题名： | 三体船波浪载荷研究与结构强度有限元分析 |
| 关键词： | 三体船;Rankine源时域法;波浪载荷;片体布局优化;航速优选;全船结构;有限元分析 |
| 摘要： | 21世纪初,英国军方开始研究三体船并将其作为未来军舰替代型式,引起世界各国广泛关注,关于三体船的各种研究开始蓬勃发展起来。三体船的设计理念是通过超瘦长主体改进船舶的阻力性能,提高快速性,并改善耐波性、操纵性等航行性能,在主体两侧布置片体解决主体稳性不足的问题并增大甲板载货面积。三体船的研究主要集中在阻力与适航性方面,特别是在阻力计算以及基于最小阻力原则的片体布局优化等问题上研究较为深入,而关于三体船波浪载荷和结构强度的研究相对较少。本文对三体船波浪载荷和结构强度特性两方面进行更深层次的分析探讨,对现有的研究成果补足完善,主要工作有三项:系统分析三体船的各项基本波浪载荷特性;基于波浪载荷最小的片体布局优化和航速优选研究;考虑波浪动压力效应和三体船的结构复杂性,进行准静态全船结构有限元计算,研究分析三体船结构强度特性,得出对结构强度最有利的片体布局方案。 利用三维时域 Rankine源法对三体船波浪载荷进行数值计算,结合北大西洋海浪资料进行长期预报,基于长期预报的结果进行波浪载荷特性和片体布局优化、航速优选研究。分析发现,与总纵弯曲相关的总纵弯矩和垂向剪力主要由主体决定,片体对其影响很小;总纵扭矩和连接桥载荷主要与片体相关,主体对其影响非常小;片体距船尾35％L~40%L是基于波浪载荷最小的最佳片体布局方案;中高速(Fn=0.25~0.4)下三体船上的波浪载荷比较小,有利于三体船结构强度。 对三体船的结构强度的分析发现,总纵弯曲时,在三体船船中区域的上甲板和船底板上应力很大,连接桥与主体连接端点出现应力集中,不考虑应力集中效应,在船底板上出现最大应力;纵向扭转、横向弯曲和横向扭转时,贯通舱与主体、连接桥下甲板相交点应力最大;片体距船尾1/3L~1/2L是最有利于三体船结构强度的布局方案。 本文综合研究了三体船的波浪载荷和结构强度特性,得到的一些结论可为三体船的设计和进一步研究提供技术参考。 |
| 作者： | 李霞丽 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张世联 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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