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破损船极限扭转强度计算方法研究

作　者: 徐彬
导　师: 任慧龙
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 薄壁梁扭转翘曲正应力结构破损简单算法极限扭矩
分类号: U661.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 15次
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内容摘要

普通船体一般都具有充分大的抗扭转能力,但当船舶发生碰撞,搁浅或中弹而导致船体结构破损时,船体的抗扭转能力将显著降低,因此,为了提高舰船的生命力,对舰船极限扭转强度研究是非常必要的。本文基于薄壁梁理论对舰船扭转强度和极限扭转强度进行评估。工作的主要内容如下：1.对薄壁梁扭转的相关理论进行研究,分析薄壁杆件在自由扭转和约束扭转时的应力应变关系,并推导出任意剖面扭转中心的确定方法。2.按薄壁梁扭转理论采用数值分析方法计算船体剖面特性,通过迁移矩阵法将船体各截面耦合在一起进行全船扭转强度评估。3.建立有限元模型,对舱段进行扭转强度以及极限扭转强度的有限元分析。4.用本文的基于薄壁梁理论的数值分析方法分别对某船在完整状态和破损状态下进行了扭转强度评估,并以相应的有限元解进行比较验证。5.基于塑性极限分析的下限定理计算船体剖面在极限状态塑性剪流分布,根据船体剖面在极限状态的剪应力分布,计算船体剖面的极限扭矩。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 论文的背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
  1.3 论文的主要工作  16-18
第2章薄壁梁扭转相关理论  18-35
  2.1 概述  18-19
  2.2 薄壁梁的自由扭转  19-25
    2.2.1 基本关系  19-22
    2.2.2 应力函数  22
    2.2.3 扭矩及扭转常数  22-24
    2.2.4 闭口薄壁梁的自由扭转  24-25
  2.3 薄壁梁的约束扭转  25-31
    2.3.1 基本概念  25-26
    2.3.2 开口薄壁杆件的约束扭转  26-29
    2.3.3 闭口薄壁杆件的约束扭转  29-31
  2.4 扭转中心的确定方法研究  31-34
  2.5 本章小结  34-35
第3章基于薄壁梁理论的船体梁极限扭矩计算方法  35-59
  3.1 薄壁断面扭转特性的数值计算方法  35-44
    3.1.1 扇性坐标的计算方法  37-39
    3.1.2 自由扭转剪流(布雷特剪流)的计算方法  39-41
    3.1.3 二次剪流的计算方法  41-43
    3.1.4 弯曲剪流的计算方法  43-44
  3.2 迁移矩阵法  44-51
    3.2.1 迁移矩阵法的基本原理  44-50
    3.2.2 翘曲相容因子  50-51
  3.3 程序流程简图  51-52
  3.4 极限扭矩计算方法  52-58
    3.4.1 船体剖面的扭转极限状态  52-55
    3.4.2 船体剖面极限扭矩的计算方法  55-58
  3.5 本章小结  58-59
第4章基于有限元的极限扭矩计算方法  59-68
  4.1 概述  59
  4.2 模型的建立  59-65
    4.2.1 原理与准则  59-62
    4.2.2 载荷与约束条件  62-65
  4.3 基于有限元的船体梁极限扭矩计算方法  65-67
    4.3.1 有限元软件ABAQUS简介  65-66
    4.3.2 船体梁极限扭矩评估方法  66-67
  4.4 本章小结  67-68
第5章破损船极限扭转强度计算  68-105
  5.1 船体梁单元划分  68-71
  5.2 完整船扭转强度计算  71-86
    5.2.1 扭心的确定  72
    5.2.2 扇性坐标的计算  72-73
    5.2.3 自由剪流(布雷特剪流)求解  73-75
    5.2.4 二次剪流的计算  75-77
    5.2.5 弯曲剪流的计算  77-78
    5.2.6 迁移矩阵  78-79
    5.2.7 应力计算  79-85
    5.2.8 结果分析  85-86
  5.3 破损船扭转强度计算  86-99
    5.3.1 船体破坏情况的确定  87-88
    5.3.2 翘曲正应力计算  88-97
    5.3.3 结果分析  97-99
  5.4 极限扭矩的计算  99-103
    5.4.1 完整状态极限扭矩的计算  99-101
    5.4.2 破损状态极限扭矩的计算  101-103
    5.4.3 结果分析  103
  5.5 本章小结  103-105
结论  105-107
参考文献  107-112
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  112-113
致谢  113-114
附表A  114-127
附表B  127-131

破损船极限扭转强度计算方法研究

内容摘要

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