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基于CSR的散货船结构应力、屈曲与疲劳分析

作　者: 张燎祺
导　师: 吴剑国
学　校: 浙江工业大学
专　业: 结构工程
关键词: CSR规范有限元法直接计算散货船结构强度分析屈曲分析疲劳分析
分类号: U661.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 155次
引　用: 2次
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内容摘要

由于世界上各主要船级社都有着各自独特的船体结构强度直接计算方法及强度标准,造成现行模式的目标不透明,风险的接受程度不统一,不利于对船舶设计方案的评估。为此国际船级社协会(IACS)于2006年推出了一套统一的散货船结构尺寸的共同规范,即CSR规范。学习和掌握CSR规范,研究基于CSR规范的船舶结构的特点,对于提高我国散货船设计水平,打入国际市场意义重大。本文是结合实船的结构有限元直接计算,对散货船CSR规范做较深入地研究。主要工作包括:(1)对CSR规范关于散货船直接计算部分进行概述。(2)通过对一条2万吨单壳散货船进行船体舱段结构有限元直接计算,并进行强度分析和校核。(3)在前面直接计算基础上,对该船主要构件进行板格划分,并进行屈曲分析与校核。(4)进行了该船主要接点的疲劳强度分析和校核。分析表明,IACS刚刚推出的CSR规范更加安全、合理、可靠,而且可操作性强。本文的计算结果可为今后更加合理地进行船体结构设计提供参考。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第1章绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 课题研究的目的、意义  11-13
  1.3 国内外研究现状分析  13-17
  1.4 本文的主要内容  17
  1.5 创新点  17-18
第2章船体结构模型、载荷计算及边界条件  18-38
  2.1 船体结构模型概述  18-20
  2.2 CSR结构模型  20-23
    2.2.1坐标规定  20
    2.2.2 净尺度  20-22
    2.2.3 有限元模型的范围  22
    2.2.4 有限元建模  22-23
  2.3 CSR载荷计算  23-37
    2.3.1 通则  24
    2.3.2 船舶运动和加速度  24-27
    2.3.3 船体梁载荷  27-29
    2.3.4 载荷工况  29-31
    2.3.5 外部压力  31-34
    2.3.6 内部压力和力  34-37
  2.4 边界条件  37-38
第3章结构直接计算的强度标准  38-41
  3.1 概述  38-39
  3.2 强度准则  39-41
    3.2.1 屈服强度评估  39
    3.2.2 主要支撑构件的挠度  39-41
第4章 2万吨级散货船结构的有限元应力分析  41-61
  4.1 实船资料  41
    4.1.1 主尺度  41
    4.1.2 结构型式  41
    4.1.3 建造材料  41
  4.2 结构有限元模型  41-43
    4.2.1 模型范围  41-42
    4.2.2 坐标系  42
    4.2.3 网格(单元)类型  42-43
  4.3 边界条件  43
  4.4 计算工况  43-44
  4.5 计算结果  44-55
    4.5.1 各工况最大结果汇总  44-46
    4.5.2 应力云图  46-47
    4.5.3 详细应力结果表  47-55
  4.6 详细应力评估  55-60
    4.6.1 细化区域  55
    4.6.2 高应力区域的细化方法  55
    4.6.3 网格大小  55
    4.6.4 边界条件  55-56
    4.6.5 应力衡准  56
    4.6.6 细化应力结果汇总  56
    4.6.7 细化后详细应力结果表  56-58
    4.6.8 加强措施  58
    4.6.9 加强后详细应力图  58-60
  4.7 小结  60-61
第5章屈曲分析  61-75
  5.1 引言  61
  5.2 适用范围  61
  5.3 载荷模型  61-64
    5.3.1 一般要求  61-62
    5.3.2 正应力  62-63
    5.3.3 剪应力  63
    5.3.4 侧向压力  63-64
  5.4 边界条件  64
  5.5 安全因子  64
  5.6 屈曲强度衡准  64-65
    5.6.1 屈曲应力  64
    5.6.2 泊松效应  64
    5.6.3 基本板格的屈曲衡准  64-65
  5.7 板格的屈曲和折减系数  65-67
  5.8 本船屈曲分析  67-74
    5.8.1 计算工况  67-68
    5.8.2 安全因子  68
    5.8.3 边界条件  68
    5.8.4 屈曲计算结果分析和屈曲结果云图  68-74
  5.9 小结  74-75
第6章疲劳强度分析  75-92
  6.1 引言  75-76
  6.2 适用范围与疲劳强度衡准  76-79
  6.3 疲劳强度计算  79-86
    6.3.1 热点应力  79-81
    6.3.2 等效热点应力范围  81-84
    6.3.3 等效切口应力范围  84-85
    6.3.4 基本疲劳损伤  85-86
    6.3.5 累积疲劳损伤  86
  6.4 疲劳计算的有限元模型  86-88
    6.4.1 有限元模型  86-87
    6.4.2 边界条件  87-88
  6.5 本船疲劳强度分析  88-91
    6.5.1 载荷工况  88-89
    6.5.2 载荷计算  89
    6.5.3 计算模型与结果  89-91
  6.6 小结  91-92
第7章结论与展望  92-93
致谢  93-94
参考文献  94-97
攻读硕士学位期间发表的论文  97

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