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LNG船液货舱温度及应力场有限元分析研究
| 论文题名： | LNG船液货舱温度及应力场有限元分析研究 |
| 关键词： | LNG船;液货舱系统;温度应力场;有限元分析;船体结构强度;温度载荷 |
| 摘要： | 天然气是一种非常重要的资源，它燃烧清洁，污染小，通常生产与输送成本低廉。其储量十分巨大，在将来将成为世界上主要能源。 LNG贸易量的不断增长使得LNG的运输成了目前急需解决的问题，LNG船舶运输是天然气跨地区远洋运输最有效的方法，因此，LNG船的建造数量和运输频率在不断增加。为保证LNG在运输过程中的经济性和安全性，这就要求液货舱需长时间的维持在-163℃。LNG船能够经受住长时间低温源作用下引起的温度应力保证船体结构不发生屈服或开裂破损等问题。因此对LNG船进行专门的温度场及温度应力分析，确保其符合强度要求，对保证其在运输过程中的安全具有重要意义和价值。 本文首先介绍了LNG船温度及应力分析的研究背景和意义，回顾了国内外在此问题上的研究现状。简要介绍了天然气的性质和特点，对LNG船的船型和液货舱系统和绝热系统进行了综述，包括建造方法和建造材料，对不同船型进行了分析比较。从热传导的基础知识出发，对温度场及温度应力问题的基本概念和有限元计算原理进行了较为详细的介绍和总结。然后利用有限元方法计算了满载液货时的LNG船液货舱温度场及温度应力分布。计算过程是以一艘147000m3薄膜型LNG船为模型，利用大型通用有限元分析软件ANSYS对其1/4个液舱段进行建模，施加边界条件和载荷，计算了液舱绝热层殷钢膜主屏壁绝热膜完好和殷钢膜主屏壁绝热膜破损2种工况下，液舱温度及温度应力分布情况。研究了液货舱因内外温差巨大而产生的局部不均匀温度场，以及由不均匀温度场引起的液舱结构温度应力分布及变化，探讨其对船体强度的影响。得出以下结论：(1)殷钢膜主屏壁绝热膜破损时，液舱温度分布不能满足LNG日蒸发率小于0.15％的要求；(2)液舱温度梯度与温度应力成正比；(3)甲板，底板等构件受温度载荷的影响较大，应该适当将板加厚： 本文的研究工作对薄膜型LNG船的设计和满载情况分析具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 余祥虎 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 胡勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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