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基于半解析式的波浪响应及船体疲劳强度分析

作　者: 李育威
导　师: 肖桃云
学　校: 华中科技大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: 波浪载荷运动响应垂向弯矩频响函数疲劳强度评估半解析表达式
分类号: U661.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 33次
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内容摘要

疲劳损伤是船舶和海洋工程结构物的一种主要的破坏形式,对结构物在其漫长的生命周期内的疲劳寿命进行评估,是非常重要和必要的。常用的船舶结构的疲劳寿命分析中应力范围的计算,一般使用船级社规范的经验公式,或基于切片理论及三维水弹性理论。前者的计算简单,但结果趋于保守且不能全面反映多参数的影响,也不适用于新船型的设计评估;后者虽然分析结果较准确,但计算量大且复杂,也不适合船舶概念设计阶段的强度安全评估。基于上述原因,本文主要进行了以下的工作:1)基于原始切片理论,从船舶运动方程出发,对船体剖面的水动力系数做了相应的假设及简化,给出了频域内波浪响应的半解析表达式,表达式中综合考虑了船舶主尺度(船长L、型宽B、吃水T、方形系数Cb,艏飘系数Cf),航行状态(航速V、浪向角β)及海况(有义波高Hs、海浪周期Tz)的影响;2)考虑了实际船舶航速和船型的影响,对方型船的船舯垂向弯矩频响函数的线性解析表达式进行相应的修正。然后,考虑船艏外张、非直舷及砰击等非线性的影响,给出了船舯垂向弯矩概率分布函数的相关参数的半解析表达式。最后,选择几艘典型船舶进行比较验证,计算结果表明本文提出的方法能迅速而合理可靠地给出船体波浪诱导载荷和运动响应及短期预报和长期预报;3)给出船体疲劳强度分析的基本方法和步骤,对影响疲劳损伤的相关因素进行了研究,详细探讨了各主要影响因素在整个船体疲劳强度评估中的作用和影响,包括S-N曲线、应力提取、航行状态及海况等。最后,对某化学品船槽型舱壁热应力点进行了疲劳寿命估算,分析结果表明,基于本文提出的方法得到的疲劳寿命的结果是合理可靠的。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 研究综述  8-14
  1.2 本文的主要工作  14
  1.3 本文的结构说明  14-15
2 波浪响应的半解析公式  15-45
  2.1 概述  15
  2.2 波浪响应的半解析分析  15-30
  2.3 不规则波中船体波浪载荷与运动响应的预报  30-34
  2.4 计算实例  34-43
  2.5 本章小结  43-45
3 船舯弯矩非线性的讨论  45-67
  3.1 概述  45
  3.2 船舯弯矩频响函数  45-53
  3.3 波浪诱导船舯弯矩标准方差  53-55
  3.4 船舯剖面弯矩的非线性修正  55-62
  3.5 长期预报  62-63
  3.6 计算实例  63-66
  3.7 本章小结  66-67
4 船体结构疲劳强度分析  67-88
  4.1 概述  67-68
  4.2 谱分析法基本原理  68-69
  4.3 应力传递函数  69-76
  4.4 短期预报  76-78
  4.5 长期预报  78-80
  4.6 计算实例  80-87
  4.7 本章小结  87-88
5 结论和展望  88-90
致谢  90-91
参考文献  91-98
附录Ⅰ攻读学位期间发表的论文目录  98

基于半解析式的波浪响应及船体疲劳强度分析

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