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基于波浪载荷直接计算的散货船全船结构强度有限元计算研究
| 论文题名： | 基于波浪载荷直接计算的散货船全船结构强度有限元计算研究 |
| 关键词： | 散货船舶;船舶结构;波浪载荷;有限元分析 |
| 摘要： | 散货船在国际航运业务中所运输的货物占总运输量的30％左右，作为当今国际航运业中的主力军，散货船的安全性也得到越来越多地关注。船体结构安全性是保证船舶安全运营的关键，因此，研究船体结构强度的计算方法及其衡准有着非常重要的意义。有限元直接计算法是船体结构强度分析中既先进又合理可靠的方法之一，已经被世界各国船级社、船舶设计和研究机构广泛使用。相对于舱段有限元直接计算，全船有限元直接计算能客观地反映全船的应力分布水平以及各构件的相对变形，能更准确的评估整船的结构强度。船舶在波浪是不断运动的，而波浪是复杂随机变化的，于是船舶遭遇的环境条件和外部载荷也是极其复杂的，准确的预报和描述船舶所受的外部载荷、从而计算出船体各构件在各种实际载荷下的结构响应并评估其结构强度对实际工程具有非常重要的意义。 本文以一艘65000DWT的散货船作为研究对象，运用MSC.Patran建立全船结构三维有限元模型，根据装载模式和主要载荷参数组合成6个计算工况，合理地施加各工况的静载荷，使用水动力分析软件进行波浪载荷直接计算，对各工况各截面处的主要载荷参数进行长期预报，得出波浪诱导动压力和运动加速度，再施加到整船结构有限元模型上，用惯性力进行平衡调整，完成全船有限元计算，最后用全船有限元直接计算所得的应力结果进行屈服强度和屈曲强度的分析，评估目标船的结构安全性。在对目标船进行有限元分析过程中，本文主要探讨了全船结构有限元模型的建模方法、计算工况的确定、设计载荷合理的施加方式、波浪载荷直接计算方法和过程以及外力平衡调整的方法等内容，形成了一整套散货船全船结构强度直接计算流程。本文在进行波浪载荷直接计算过程中，采用了两种水动力分析软件，分别阐述了他们各自的适用范围、基本原理以及分析过程，对比分析了两个软件的波浪载荷长期预报结果、等效设计波参数以及不同波动压力下的船体梁载荷，定量地分析两个水动力分析软件的差异，为水动力软件的发展和波浪载荷的研究提供一定的参考。 |
| 作者： | 张汉生 |
| 专业： | 海洋工程结构 |
| 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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