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50米铝合金高速船载荷及结构强度分析研究

作　者: 孙禹
导　师: 张佳宁
学　校: 大连海事大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 高速船铝合金有限元分析结构强度砰击载荷
分类号: U674.933
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

现代化的高速铝合金船舶,在总体的性能设计上与普通钢质船舶并无本质上的区别,但是在材料的选择和结构的设计方面则要比钢质船舶复杂得多。在设计铝合金船舶时检验铝合金船舶的结构强度是否满足要求则是至关重要的环节。随着计算机与有限元计算方法的发展与结合,各类有限元计算分析软件已被广泛用于船舶结构强度的分析校核中。本文以50米高速铝合金供应船为例,对其结构、载荷进行了研究,其中在载荷方面重点研究了高速船舶在行驶中受到的砰击载荷,然后运用MSC.PATRAN软件建立整船三维结构有限元模型,并对已建好的模型进行了载荷的加载,最后通过MSC.NASTRAN软件对其求解计算,得出全船结构强度应力云图。根据CCS《海上高速船入级与建造规范》和《材料与焊接规范》,研究该高速铝合金船舶结构强度是否符合标准。其中有限元强度计算结果包括未加载砰击载荷和加载砰击载荷两种,通过对两种结果进行比较分析发现船体未加载砰击载荷时的结构强度能满足要求,但是船体施加了砰击载荷后,部分位置出现较大应力,可见船体砰击载荷对高速船舶结构强度的影响非常大,因此,砰击载荷是高速船舶结构设计时不可忽视的因素。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-14
  1.1 课题研究背景及意义  9-10
  1.2 研究现状及其发展趋势  10-13
    1.2.1 船用铝合金材料的研究与发展  10-11
    1.2.2 结构强度计算分析方法的研究与发展  11-13
  1.3 论文的主要研究内容  13-14
第2章高速铝合金船舶船型与结构强度规范设计技术研究  14-22
  2.1 船型特点及主要参数  14-15
    2.1.1 船型特点  14
    2.1.2 船体主尺度及主要参数  14-15
  2.2 船体总布置  15-16
  2.3 船体结构  16-17
  2.4 结构的设计  17-19
    2.4.1 常规要求  17-18
    2.4.2 船底  18
    2.4.3 舱壁  18-19
  2.5 结构的构件尺寸  19-20
    2.5.1 最小板厚  19
    2.5.2 船底组合型材  19-20
    2.5.3 甲板支柱  20
  2.6 铝合金结构的弯曲强度  20-21
    2.6.1 板材  20
    2.6.2 骨材  20-21
  2.7 本章小结  21-22
第3章高速船受到的波浪砰击压力的理论研究  22-40
  3.1 分类与危害  22-23
    3.1.1 底部砰击  22
    3.1.2 外飘砰击  22
    3.1.3 砰击的危害  22-23
  3.2 船舶砰击载荷的计算方法  23-39
    3.2.1 CCS规范中的计算方法  23-25
    3.2.2 二维水动力冲击理论的计算方法  25-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章船体三维结构有限元建模及计算分析  40-71
  4.1 有限元建模与计算分析软件MSC.Patran/Nastran简介  40
  4.2 整船三维结构有限元模型  40-50
    4.2.1 模型的坐标系的建立与使用量纲的确定  40
    4.2.2 有限元单元划分  40-41
    4.2.3 运用MSC.PATRAN建几何模型  41
    4.2.4 运用MSC.PATRAN划分网格  41
    4.2.5 材料的参数  41
    4.2.6 整船有限元模型  41-42
    4.2.7 模型分舱  42-49
    4.2.8 模型单元简介  49-50
  4.3 边界条件  50-51
  4.4 典型载况分类  51-52
  4.5 载荷计算与施加  52-60
    4.5.1 结构设计载荷规则  52-54
    4.5.2 载荷计算与施加  54-60
  4.6 计算结果  60-66
    4.6.1 未加载砰击载荷的计算结果  60-64
    4.6.2 加载砰击载荷后的计算结果  64-66
  4.7 计算结果分析  66-69
  4.8 本章小结  69-71
第5章结论与展望  71-73
  5.1 结论  71
  5.2 展望  71-73
参考文献  73-75
致谢  75

50米铝合金高速船载荷及结构强度分析研究

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