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苏伊士型油船波浪载荷预报及结构直接计算对比研究
| 论文题名： | 苏伊士型油船波浪载荷预报及结构直接计算对比研究 |
| 关键词： | 大型油船;船舶结构;波浪载荷;有限元分析 |
| 摘要： | 随着船舶尺度大型化、有限元理论及线性势流理论的逐渐完善、计算机的高速发展，船舶结构有限元直接计算的要求也在不断演变。以结构共同规范为例：散货船和双壳油船结构共同规范（Common Structural Rules for Bulk Carriers和Common Structural Rules for Double Hull Oil Tankers，下简称CSR）中用于结构强度（包括屈服、屈曲和极限强度）波浪载荷并未考虑航速，而结构共同规范协调版（Common Structural Rules for Bulk Carriers and Oil Tankers，下简称CSR-H）波浪载荷是在5节航速下给出的；CSR有限元评估范围是船舯0.4L范围内，CSR-H则扩展至船舯0.4L以外、最艏货舱和最艉货舱。可以看出考虑航速的全船有限元评估是无限航区船舶有限元直接计算的发展趋势，所以分析波浪诱导船体运动和船体梁载荷响应的航速效应、全船直接计算和舱段有限元评估应力响应差异具有切实意义。 本研究主要内容包括：⑴通过计算均匀满载、部分装载和压载三个装载模式，零航速频域和零航速时域波浪诱导船体运动和船体梁载荷响应，分析了频域和时域计算方法对运动和船体梁载荷的影响程度，得出零航速频域和零航速时域在模型和参数相同的情况下，结果相近。⑵通过计算分析均匀满载、部分装载和压载三个装载模式，0节、5节和15节时域波浪诱导船体运动和船体梁载荷响应，发现波浪诱导船体垂向运动、船体梁垂向剪力和垂向弯矩有显著的航速效应，其它方向的运动和载荷曲线不具有此结论；不同装载模式波浪诱导船体运动和船体梁载荷峰值出现的浪向、频率和相位不尽相同。⑶在相同的北大西洋波浪谱和25年一遇的超越概率下，通过分析均匀满载、部分装载和压载三个装载模式的长期预报值与CSR-H经验公式的异同点，得出对于目标船而言，波浪载荷直接计算确定的垂向波浪弯矩较CSR-H中拱规范值大约20％（中垂约15%）；规范经验公式和5节航速直接计算确定等效设计波的参数基本符合。⑷为了分析直接计算的垂向波浪弯矩偏大是否会导致全船直接计算应力响应结果比舱段评估应力响应结果大，本文通过计算目标船5节航速下均匀满载、部分装载和压载三个装载模式的18种EDW的载荷工况，得到全船有限元评估结果；并按照CSR-H评估目标船中间舱，得到舱段评估的应力结果。通过对比两种计算方法中选定的中间剖面纵向构件20个单元Von Mises应力结果，发现舱段应力结果却较全船的应力结果大20%左右。通过全船和舱段静水和波浪垂向弯矩剪力对比，发现舱段评估的静水弯矩和剪力是取的许用值（并非实际值）是导致舱段应力结果偏大的主要原因。 |
| 作者： | 王健明 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张少雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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