隨著生活水平的提高,人們的休閑方式也更加豐富,水舞燈光秀作為一種新型的夜間文化娛樂項目逐漸受到游客們的追捧。三峽庫區(qū)具有開發(fā)水舞燈光秀得天獨厚的條件,《歸來三峽》水舞燈光秀項目選址于重慶市奉節(jié)縣南門沱水域,讓游客在欣賞表演的同時,體驗壯麗的自然景觀,品味無窮的文化魅力。觀眾席浮臺躉船是《歸來三峽》項目基礎設施建設中最重要的環(huán)節(jié)。為了提升游客的觀看體驗,觀眾席浮臺躉船在結構上與普通躉船存在較大差異,具有大尺度和結構形式復雜的特點,同時頂蓬甲板上方附帶了網(wǎng)架結構屋蓋。為了保證觀眾席浮臺躉船的結構安全性與可靠性,參考相關船舶規(guī)范、鋼結構規(guī)范與建筑結構規(guī)范,采用有限元方法進行全船結構直接計算并對結果進行評估。基于有限元方法的基本理論,提出并分析了全船結構強度有限元計算中的關鍵技術,總結出了一套完整的全船結構強度直接計算流程。介紹了有限元軟件MSC.Patran中實現(xiàn)快速建模的方法,并基于內置的PCL語言(Patran Command Language),實現(xiàn)了靜平衡調整、動平衡調整和計算輸出船體梁載荷曲線的功能。對比分析了支座法與慣性釋放法兩種邊界條件處理方式的原理和各自優(yōu)勢。介紹了觀眾席浮臺躉船船體結構和屋蓋結構的形式特點,以其為例完整地實現(xiàn)了提出的全船結構強度直接計算前處理流程。詳細說明了計算工況與設計載荷的選取方式,分析了各計算工況靜平衡調整與動平衡的調整結果,并輸出了船體梁載荷曲線,證明了平衡調整方法的合理性。采用Nastran完成有限元分析計算后,對比支座法與慣性釋放法的全船結構變形與應力結果,證明了使用慣性釋放法處理邊界條件的合理性。介紹了船體結構與屋蓋結構的強度、剛度與穩(wěn)定性衡準并對其進行評估,結果表明所有構件均滿足規(guī)范衡準。分析了船體結構與屋蓋結構的剛度耦合性,結果表明船體結構變形會對屋蓋結構產(chǎn)生不利影響,而屋蓋結構能有效減小船體結構的變形與應力。為了使獨立的屋蓋模型直接計算也能真實地反映變形與應力狀態(tài),提出了兩種強迫位移邊界條件。通過本文的研究工作,總結了類似附帶大跨空間結構的船舶的直接計算與評估方法,對全船結構直接計算與網(wǎng)架結構有限元分析均有指導和參考意義。
【學位單位】：武漢理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U674.249
【部分圖文】：

全船結構強度直接計算方法的一般流程

圖 2-2 三支座約束邊界條件示意如圖 2-2 所示，三支座約束邊界條件在首端節(jié)點 1 處施加縱向、橫向、移約束；在尾封板節(jié)點 2 處施加垂向線位移約束；在艉封板節(jié)點 3 處、垂向線位移約束。圖 2-3 四支座約束邊界條件示意

15圖 2-3 四支座約束邊界條件示意如圖 2-3 所示，四支座約束邊界條件在中縱剖面船尾節(jié)點 1 處施加橫向線位移約束；在首端節(jié)點 2 處施加縱向、橫向、垂向線位移約束；在尾封板節(jié)點 3和節(jié)點 4 處施加垂向線位移約束。上述兩種方法均在船體首尾兩端約束了 y、z 方向的線位移，所以僅適用于船體總縱彎曲變形情況；對于船體在斜浪中同時發(fā)生彎曲與扭轉變形的情況，因伴隨有 y 方向相對位移，上述邊界條件是不適用的。當然支座約束方法并不只有以上兩種，根據(jù) CCS《小水線面雙體船指南》中全船模型邊界條件的要求[38]，按不同計算工況時的變形情況及對稱性確定不同的邊界條件，如圖 2-4 所示為雙體船 2 種不同的支座約束方法。方法 1 適用于全船模型縱、橫向彎曲和水平扭矩的分析，方法 2 適用于全船模型縱向扭轉和

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