本文關(guān)鍵詞：計(jì)及溫度載荷的滾塑船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估

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【摘要】：近年來,滾塑船作為一種航速快、穩(wěn)性好、節(jié)能環(huán)保的新型船舶越來越受歡迎,它的研發(fā)已被世界各國(guó)高度重視。本文在研究滾塑船強(qiáng)度的問題中考慮溫度載荷的影響有兩個(gè)方面的原因:其一,由于目前還沒有一套有關(guān)滾塑船的完整的強(qiáng)度計(jì)算規(guī)范,國(guó)內(nèi)外研究者們對(duì)各類鋼質(zhì)船舶的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及熱應(yīng)力都進(jìn)行了計(jì)算分析,但還未涉及針對(duì)塑料類船舶在此方面的研究,他們的研究重點(diǎn)僅僅放在對(duì)該類船舶的工藝流程和制造上;其二,當(dāng)主機(jī)運(yùn)行時(shí)船體結(jié)構(gòu)會(huì)與外界介質(zhì)存在較大的溫度梯度,給船體構(gòu)件帶來顯著的附加溫度應(yīng)力,同時(shí)在受到波浪水壓力和螺旋槳振動(dòng)等外力作用下,會(huì)導(dǎo)致局部構(gòu)件產(chǎn)生較大的變形,從而危及結(jié)構(gòu)的安全。為保證船體在運(yùn)輸中的安全性和實(shí)用性,因此本文對(duì)其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的分析具有一定的意義。本文以一艘11.4m的滾塑船為例,考慮在溫度荷載影響下對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析并校核。為了分析熱應(yīng)力在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度中所占的應(yīng)力成分大小,將載荷計(jì)算分為三部分:先計(jì)算設(shè)計(jì)載荷,即常規(guī)載荷下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估;再計(jì)算溫度載荷;然后計(jì)算實(shí)際載荷(即設(shè)計(jì)載荷與溫度載荷的組合)。其計(jì)算過程如下:首先,利用有限元分析軟件MSC.Patran建立三維全船計(jì)算模型。其次,對(duì)傳熱模型定義屬性并施加相應(yīng)的邊界條件,進(jìn)行傳熱分析,得到空載和滿載工況下整個(gè)模型的溫度分布情況,并以其建立相應(yīng)的溫度場(chǎng)。再次,定義邊界條件和材料屬性,施加約束,確定設(shè)計(jì)載荷(包括螺旋槳激振力、波浪水壓力以及固定載荷),并在滿載和空載工況下進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析。然后,重新定義材料屬性,并計(jì)算滿載工況下的溫度荷載(將計(jì)算得到的溫度場(chǎng)轉(zhuǎn)化成溫度荷載)。最后,進(jìn)行實(shí)際載荷(包括溫度荷載與設(shè)計(jì)載荷)下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算并對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核。通過計(jì)算和研究,采用有限元法對(duì)滾塑船的計(jì)及溫度載荷的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算分析是可行的。得到了船體構(gòu)件的溫度場(chǎng)分布規(guī)律、變形和應(yīng)力水平,并得出了一些有益的結(jié)論。本文的研究工作對(duì)該類船體設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
【關(guān)鍵詞】：滾塑船 船體結(jié)構(gòu) 溫度場(chǎng) 溫度應(yīng)力 強(qiáng)度評(píng)估
【學(xué)位授予單位】：浙江海洋學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：U661.43
【目錄】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-13
• 第1章 緒論13-20
• 1.1 論文研究背景和意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-19
• 1.2.1 船用低密度聚乙烯材料14-15
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外滾塑艇發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 國(guó)內(nèi)外溫度應(yīng)力研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.4 國(guó)內(nèi)外船體振動(dòng)研究現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本論文主要工作19-20
• 第2章 溫度場(chǎng)、溫度應(yīng)力及振動(dòng)計(jì)算基本理論20-37
• 2.1 熱傳導(dǎo)概述20
• 2.2 溫度場(chǎng)及溫度應(yīng)力問題闡述20-27
• 2.2.1 溫度場(chǎng)的基本原理21-23
• 2.2.2 熱傳導(dǎo)微分方程23-24
• 2.2.3 邊界條件24-25
• 2.2.4 溫度場(chǎng)有限元計(jì)算理論25-27
• 2.3 薄板的溫度應(yīng)力27-33
• 2.3.1 薄板的熱彎曲內(nèi)力及撓曲方程27-30
• 2.3.2 薄板的熱彎曲有限元法30-33
• 2.4 船體梁強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)33-36
• 2.4.1 船體總振動(dòng)概述33
• 2.4.2 影響船體總振動(dòng)的因素33-34
• 2.4.3 船體振動(dòng)的阻尼34-35
• 2.4.4 船體梁強(qiáng)迫振動(dòng)響應(yīng)35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第3章 滾塑船溫度場(chǎng)計(jì)算37-47
• 3.1 本船船體結(jié)構(gòu)概述37
• 3.2 船體結(jié)構(gòu)模型37-42
• 3.2.1 有限元模型37-41
• 3.2.3 材料參數(shù)41
• 3.2.4 船體模型單元屬性41-42
• 3.3 溫度工況和邊界條件42-43
• 3.4 溫度場(chǎng)計(jì)算結(jié)果及分析43-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 滾塑船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算分析47-57
• 4.1 材料屬性47
• 4.2 邊界條件47-48
• 4.3 計(jì)算載荷48-53
• 4.3.1 螺旋槳激振力48-51
• 4.3.2 波浪水壓力51-52
• 4.3.3 固定載荷52-53
• 4.4 計(jì)算結(jié)果與分析53-56
• 4.5 本章小結(jié)56-57
• 第5章 滾塑船熱應(yīng)力計(jì)算分析57-67
• 5.1 材料屬性57
• 5.2 溫度載荷57-58
• 5.3 計(jì)算結(jié)果及分析58-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第6章 計(jì)及溫度載荷的滾塑船強(qiáng)度分析67-76
• 6.1 確定載荷67
• 6.2 計(jì)算結(jié)果與分析67-75
• 6.3 本章小結(jié)75-76
• 第7章 結(jié)論與展望76-78
• 7.1 結(jié)論76
• 7.2 展望76-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 致謝81-82
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及科研成果8

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