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大型下水驳船摇臂回转运动对船尾结构的冲击问题研究

作　者: 马晶鸽
导　师: 徐慧
学　校: 天津大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 下水驳船摇臂撞击缓冲器瞬态动力分析接触分析
分类号: U661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 35次
引　用: 1次
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内容摘要

随着深水海域油田开发的蓬勃发展,导管架的尺度和重量不断增大,导管架下水驳船性能也随之增强,这就带来船尾摇臂的尺寸和重量的大幅增加,从而使得回复瞬间摇臂对船体的冲击力巨大且不易控制。目前国内外对于该类驳船设计的关键技术资料很少,特别是从摇臂在导管架下水后的翻转运动以及反转复位对驳船尾部甲板冲击的角度的设计研究更少。本文在阐述摇臂在导管架下水后的运动特点的基础上,首次进行了摇臂回转撞击驳船尾部甲板的研究。为减缓摇臂对船体冲击作用,文中依据导管架装载及下水需要、缓冲效果、工程量等对缓冲器的选取进行了深入研究,探讨了缓冲器的选取标准。为确保缓冲器吸收部分动能后,摇臂不再对驳船造成巨大冲击,本文依据碰撞力学及动力分析理论,研究了力学模型建立时的区域选择、边界约束处理等问题,并探讨了运用有限元软件ANSYS及ANSYS/LS-DYNA中的瞬态动力分析及接触分析模块,采用仿真技术对模型进行动态分析的方法。依据上述方法,以国内最大的3万吨下水驳船为例进行实例分析,证实气液缓冲器的性能十分适合于应用在下水驳船中减缓摇臂冲击作用;认为摇臂撞击驳船过程可分为缓冲器作用阶段及摇臂直接接触甲板阶段;数值仿真结果表明,两个作用阶段下驳船结构不会受到破坏,但若缓冲器接触甲板时刻摇臂速度超过0.18rad/s,结构就有破坏的危险。本文通过对摇臂回转撞击驳船尾部整个过程的分析研究,总结了板梁结构受冲击问题的数值模拟及简化处理方法,可为类似问题的处理提供指导意见,并为此类大型下水驳船及摇臂的设计提供参考。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 问题的引出  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-9
  1.3 本文研究内容  9-10
  1.4 本文研究意义  10-11
第二章碰撞过程分析及缓冲方法研究  11-17
  2.1 摇臂工作阶段分析  11-12
  2.2 缓冲方案研究  12-13
  2.3 研究方法选择  13-14
  2.4 阶段划分及分析  14-16
    2.4.1 缓冲器缓冲阶段  14-15
    2.4.2 摇臂直接接触甲板阶段  15-16
  2.5 本章小结  16-17
第三章实例分析  17-25
  3.1 工程背景介绍  17-18
  3.2 缓冲器选取  18-20
  3.3 有限元模型的建立  20-24
    3.3.1 用于缓冲器作用研究的模型建立  20-21
    3.3.2 用于摇臂直接接触甲板研究的模型建立  21-24
  3.4 本章小结  24-25
第四章数值仿真计算  25-54
  4.1 缓冲器最大预反力计算  25-28
    4.1.1 加载情况  25
    4.1.2 计算结果  25-27
    4.1.3 结果分析  27-28
  4.2 缓冲器作用阶段强度分析  28-40
    4.2.1 载荷计算  28-33
    4.2.2 瞬态响应分析  33-38
    4.2.3 极限初速度计算  38-39
    4.2.4 结果分析  39-40
  4.3 摇臂直接接触甲板阶段强度分析  40-53
    4.3.1 载荷计算及加载  40-41
    4.3.2 接触分析  41-49
    4.3.3 极限载荷计算  49-52
    4.3.4 结果分析  52-53
  4.4 本章小结  53-54
第五章简化方法讨论  54-60
  5.1 数值仿真方法要点总结  54-55
  5.2 一般简化处理方法  55-59
    5.2.1 问题的提出  55
    5.2.2 模型简化  55-56
    5.2.3 计算过程  56-59
  5.3 本章结论  59-60
第六章总结与展望  60-62
参考文献  62-64
发表论文和科研情况说明  64-65
致谢  65

大型下水驳船摇臂回转运动对船尾结构的冲击问题研究

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