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小型支线集装箱船结构设计研究

作　者: 高峰
导　师: 唐文勇
学　校: 上海交通大学
专　业: 船舶与海洋工程
关键词: 小型支线集装箱船结构设计规范计算有限元计算
分类号: U674.131
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

从上世纪中后期开始，尤其是进入21世纪以来，随着世界经济的全球化趋势和航运市场需求的增长，集装箱船得到了迅速的发展。目前集装箱船已经发展成为三大主力船型之一。通常，集装箱船以最大装箱数（TEU）作为船舶尺度的衡量标准，如今已经形成了典型的船型系列，可以分为三大类：支线型，巴拿马型及超巴拿马型。近年来，为了降低成本，超大型集装箱船发展迅猛，同时也给支线集装箱船带来了发展机遇。高昂的油价让船东将更多的注意力放在降低油耗上面。提高船舶的效率以及船舶的经济性，是目前船舶设计的趋势。因为新趋势的推动以及新的规范、规则的影响，船型的升级换代成为必然，研究新一代船型的结构设计十分有意义。本论文以代表船型1700TEU集装箱船作为研究目标，研究小型支线集装箱船的结构设计特点，包括中横剖面结构设计、船底纵桁布置、水密横舱壁结构、舱口角隅设计、支撑舱壁结构、以及挂舵臂结构设计等。基于德国劳氏船级社规范，研究规范计算方法，包括总纵强度计算、疲劳强度计算以及部分局部强度计算，以合理地确定船体结构尺寸。通过有限元分析的方法来研究克令吊的加强方式，并校核其结构强度。建立舱段有限元模型，根据船级社的要求进行计算分析，校核船体货舱段主要支撑构件的强度，包括屈服强度和屈曲强度等。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 绪论  10-14
  1.1 集装箱船的发展  10-11
  1.2 集装箱船运力市场现状  11
  1.3 小型集装箱船的优点  11-12
  1.4 研究意义及主要指标  12-13
  1.5 主要研究内容  13-14
2 船体结构设计特点研究  14-19
  2.1 典型横剖面设计  14-16
    2.1.1 舷侧结构设计  14-15
    2.1.2 船底纵桁布置  15
    2.1.3 腐蚀余量  15
    2.1.4 内底板厚  15-16
  2.2 横舱壁结构  16-17
  2.3 舱口角隅  17
  2.4 支撑舱壁结构  17-18
  2.5 挂舵臂结构  18-19
3 船级社规范的计算方法和结果分析  19-38
  3.1 总纵强度计算  19-23
    3.1.1 设计静水弯矩  19
    3.1.2 垂向波浪弯矩  19-20
    3.1.3 总纵强度的裕量  20-21
    3.1.4 垂向波浪剪力  21-22
    3.1.5 应力合成  22-23
  3.2 疲劳强度计算  23-29
    3.2.1 疲劳强度考虑的载荷  23-24
    3.2.2 疲劳强度的连接节点分类  24-26
    3.2.3 许用峰值应力幅值  26-27
    3.2.4 疲劳强度计算实例  27-28
    3.2.5 疲劳强度计算特点分析  28-29
  3.3 局部强度计算  29-33
    3.3.1 纵向骨材与横向支撑构件的连接强度校核  29-32
    3.3.2 挡浪板的强度校核  32-33
  3.4 规范计算软件  33-38
4 克令吊加强结构强度校核  38-48
  4.1 结构加强方案的确定  38
  4.2 计算有限元模型的建立  38-40
  4.3 计算工况及强度衡准  40-41
  4.4 计算结果  41-42
  4.5 主要构件应力结果分析  42-48
    4.5.1 舱口围顶板  42-43
    4.5.2 横向舱口围板  43-44
    4.5.3 主甲板  44-45
    4.5.4 水密横舱壁  45-46
    4.5.5 克令吊基座加强结构  46-48
5 舱段有限元计算及结构强度分析  48-69
  5.1 有限元模型的建立  48-50
    5.1.1 模型范围  48
    5.1.2 坐标系及量纲  48
    5.1.3 结构模型化  48
    5.1.4 网格  48
    5.1.5 材料特性  48-49
    5.1.6 模型简图  49-50
  5.2 载荷与边界  50-54
    5.2.1 计算工况  50-51
    5.2.2 载荷  51-53
    5.2.3 边界条件  53-54
  5.3 强度衡准  54-56
    5.3.1 屈服强度衡准  54-55
    5.3.2 屈曲强度衡准  55-56
  5.4 计算结果  56-58
  5.5 主要构件屈服及屈曲应力结构分析  58-69
    5.5.1 双层底纵桁应力结果分析  58-61
    5.5.2 双层底肋板应力结果分析  61-62
    5.5.3 舷侧强框应力结果分析  62-64
    5.5.4 甲板与平台的应力结果分析  64-65
    5.5.5 水密舱壁与深舱舱壁的应力结果分析  65-66
    5.5.6 支撑舱壁结构的应力结果分析  66-67
    5.5.7 内底板的应力结果分析  67-68
    5.5.8 外板的应力结果分析  68-69
6 总结  69-70
致谢  70-71
参考文献  71-73
攻读学位期间发表的学术论文目录  73

小型支线集装箱船结构设计研究

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