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原文传递沥青船温度场及热应力分析

论文题名：	沥青船温度场及热应力分析
关键词：	沥青船;有限元方法;温度场;热应力;海洋结构物
摘要：	沥青船一般专门从事运输通过加温后熔化的散装石油沥青，货物温度的控制范围一般在120℃～180℃之间。由于货物的特殊性，使得沥青船在货舱结构上和常规货船相比有着较大的不同。液货舱的液态沥青的高温波及至船体结构，使得船体结构材料的力学性能有所下降，而且会在局部产生较大的热应力，因此，必须对船体结构进行温度场及热应力分析计算。本论文以一艘4000吨级沥青船为例，以大型商用有限元分析软件MSC．NASTRAN为平台，建立起该船货舱段的有限元模型，基于有限单元法，结合有限单元的自动网格划分，分别进行了仅考虑温度场引起的热应力计算和考虑温度载荷在内的结构强度计算，得出温度场的分布情况和在两种情况下船体结构的应力水平。本论文详细阐述了进行沥青船包括热应力和温度场的货舱结构强度计算全过程，包括： (1)利用PATRAN建立有限元模型，其中考虑到各构件的结构形式，分别选用不同的单元类型，以确保模型能够尽量真实地模拟实际结构； (2)根据CCS《船体结构强度直接计算指南》2001版[1]确定考虑温度场引起的热应力在内计及货载压力、静水压力、波浪水动压力的计算工况并计算了相应载荷；同时定义了温度场的边界条件和模型的约束； (3)利用NASTRAN分析货舱段的温度分布，建立起温度场，将之带入到载荷条件中，从而计算两种情况下结构的应力分布及相当应力峰值，确定应力水平； (4)进行应力汇总，图形显示，分析成因及规律。得出如下结论： (1)首尾端部由于约束条件的设置出现极值，中部精度较好。 (2)货舱内部构件温度沿横向呈不均匀分布，在构件连接处存在较大温度梯度，且出现了明显的应力集中。 (3)温度场引起的热应力值在量级上与满载工况总相当应力相同，对结构造成的影响不容忽视。本论文的分析方法和过程对同类船舶的热应力分析和温度场计算具有一定的借鉴意义；同时，本论文所得出的分析结果对该类型船的设计具有一定的参考价值。
作者：	张晓君
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	程远胜
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2006
正文语种：	中文