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江海通航船直接计算研究

作　者: 胡欣
导　师: 张少雄
学　校: 武汉理工大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 江海通航大开口直接计算全船有限元规范
分类号: U662
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 55次
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内容摘要

江海通航船运输货物一步到位,避免了货物中转过程中的损失,缩短了货物的运输周期,是进行江、海之间联合运输时一种较为理想的水上运输工具。目前还没有适合航行在我国内河、沿海水域特定航线的江海通航船建造规范。中国船级社之前各规范对海船进入江河、湖泊的情况也少有涉及。之前江海通航船的结构设计,多根据规范中限定航区折减的相关规定,根据不同的情况,对结构尺寸作“打折”处理,甚至有直接采用海船规范的,这种处理方法显得略为粗糙。再加上为了装卸货物的方便和航道的限制,江海通航船的船体结构通常具有大跨度、长通舱、大开口等特点,江海通航船舶的主尺度、结构形式不满足上述规范的情况时有发生,更使得常规的,基于船体梁理论和经验公式的计算方法无法应用。将有限元直接计算的方法引入江海通航船舶的结构强度校核中就显得很有必要。中国船级社正在制定的新规范《江海通航船舶建造规范》对江海通航船的结构尺寸、结构形式、设计载荷等关乎船舶安全性的方面都做了规定,而且规定了需要进行直接计算的情况。对江海通航船的直接计算方法进行研究,不但能够对新规范的规定作验证,还有助于用户对规范的理解,提高用户应用规范的能力。江海通航船由于主尺度等原因限制,直接计算时不便选用舱段模型。在整船有限元建模时,艏艉段线型复杂,外板具有双向曲度,建模比平行中体部分困难,它是整船有限元分析建模的关键部位。因此,采用合理的方法完成艏艉段的建模就显得尤为重要。课题采用AutoCAD的二次开发语言LISP和Patran的二次开发语言PCL解决了这一问题,为Patran中创建船体复杂曲面提供了一种解决方案。本课题按照《江海通航船舶建造规范》相关要求,取极限尺寸设计了三条“概念”江海通航船作为研究对象,建立了三条船的全船有限元模型,进行结构强度的直接计算分析。对有限元建模、边界条件的处理、设计载荷的计算等问题进行探讨。验证了规范的可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-18
  1.1 引言  9-10
  1.2 提出问题的背景及解决问题的意义  10-11
  1.3 国内外研究状况分析  11-17
  1.4 本文的主要研究内容  17-18
第2章有限元模型的建立  18-48
  2.1 引言  18-19
    2.1.1 有限元分析的一般过程  18-19
    2.1.2 船舶结构的有限元模型化  19
  2.2 江海通航船舶的有限元模型的选取  19-28
    2.2.1 船舶直接计算有限元模型的类型  19-23
    2.2.2 江海通航有限元模型的选取及特点  23-24
    2.2.3 计算船的主尺度  24
    2.2.4 计算船的中横剖面设计  24-25
    2.2.5 计算船的结构形式及总布置设计  25-28
  2.3 有限元模型的建立  28-33
    2.3.1 计算软件的选取  28-29
    2.3.2 艏艉部分船体外板的建模  29-32
    2.3.3 有限元网格的划分  32-33
  2.4 模型相关特征  33-41
    2.4.1 坐标系  33
    2.4.2 模型规模  33
    2.4.3 材料参数  33
    2.4.4 分组的模型  33-34
    2.4.5 单元属性  34-41
  2.5 有限元模型  41-48
第3章边界条件、计算工况及载荷  48-58
  3.1 整船结构有限元计算边界条件的选取  48
  3.2 设计载荷  48-56
    3.2.1 空船重量  49-51
    3.2.2 货物压力  51-52
    3.2.3 舷外水压力  52-56
  3.3 计算工况的选取  56-58
    3.3.1 装载工况的选取  56
    3.3.2 波浪载荷工况的选取  56
    3.3.3 计算工况的选取原则及计算工况  56-58
第4章许用应力及计算结果  58-86
  4.1 计算结果应力的选取  58
  4.2 许用应力  58-59
  4.3 计算结果  59-84
    4.3.1 货舱区域各个分组板单元中心点中面应力  59-76
    4.3.2 货舱区域各个分组梁单元轴向应力  76-84
  4.4 计算结果分析  84-86
第5章结论及展望  86-88
  5.1 课题结论  86-87
  5.2 展望  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-92
攻读硕士学位期间发表的论文  92

江海通航船直接计算研究

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