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大型薄膜型LNG船结构疲劳强度分析

作　者: 王凡超
导　师: 石山
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 船舶与海洋结构物设计制造
关键词: LNG船 疲劳强度 动力载荷法 谱分析法 热应力
分类号: U661.43
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


疲劳破坏是船舶结构的一种主要破坏形式,大型船舶的疲劳问题尤其需要特别关注。本文结合我国自主研发的22万方大型LNG船,对大型LNG船的疲劳强度评估方法进行研究,主要内容如下：1)研究了大型薄膜型LNG船的结构特点及其结构设计的关键技术。2)结合ABS关于LNG船的设计分析规范研究了动力载荷法和疲劳谱分析法的计算流程并对大型LNG船进行完整的结构强度和疲劳强度分析,针对强度不满足区域提出了优化加强设计方案。结果表明动力载荷法能够比较精确的模拟船舶的实际载荷,该船疲劳强度满足规范要求,在首尾结构中断处存在较大应力集中,需要特别关注。3)鉴于LNG船的装载超低温液化天然气,本文基于热力学理论及弹性力学理论对LNG船货舱区域进行了温度场预报和热应力分析,探讨了热应力对结构疲劳寿命的影响。研究表明,舱室温度沿船长分布均匀,尽管舱段中部的下折角处温度应力对合成应力存在比较明显的影响,但是并未影响到平均应力修正因子,因此未对疲劳寿命产生影响。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章 绪论  10-19
  1.1 课题研究目的及意义  10-11
  1.2 课题研究背景和现状  11-14
  1.3 疲劳方法的概述  14-17
    1.3.1 疲劳评估方法  14-17
    1.3.2 各方法的优缺点  17
  1.4 本文完成的主要内容  17-19
第二章 LNG船的特点  19-25
  2.1 LNG船的类型  19-20
  2.2 NO.96型LNG船的结构主要特点  20-22
    2.2.1 液舱货物维护系统  20
    2.2.2 泵塔  20-22
    2.2.3 材料  22
  2.3 LNG船结构设计关键技术  22-24
  2.4 本章小结  24-25
第三章 基于动力载荷法的大型LNG船应力分析  25-52
  3.1 考虑航速的三维波浪载荷预报的基本原理  25-29
  3.2 动力载荷法的计算流程及原理  29-38
    3.2.1 动力载荷法的计算流程  29-30
    3.2.2 计算工况  30-31
    3.2.3 环境参数  31-33
    3.2.4 响应幅算子(RAOs)  33-34
    3.2.5 长期响应  34
    3.2.6 等效设计波  34-35
    3.2.7 结构计算载荷  35-36
    3.2.8 调整船舶浮态重量分布  36
    3.2.9 应力衡准  36-38
  3.3 基于动力载荷法的LNG船全船强度分析  38-51
    3.3.1 主要参数  38
    3.3.2 有限元模型  38-39
    3.3.3 RAOs响应  39-40
    3.3.4 设计波参数  40-42
    3.3.5 平衡调整结果  42-44
    3.3.6 全船屈服强度评估  44-49
    3.3.7 全船屈曲强度评估  49-50
    3.3.8 局部模型应力评估  50-51
  3.4 本章小结  51-52
第四章 基于谱分析法的全船疲劳强度分析  52-72
  4.1 谱分析法的目的和适用范围  52
  4.2 谱分析法基本原理  52-54
  4.3 ABS规范对谱分析法基本假设及流程的规定  54-55
  4.4 建立疲劳要求  55-61
    4.4.1 应力范围传递函数  55-56
    4.4.2 基本装载工况  56
    4.4.3 环境数据  56-58
    4.4.4 运动分析和波浪诱导载荷  58-59
    4.4.5 波浪诱导载荷分量  59-60
    4.4.6 结构有限元分析  60-61
  4.5 疲劳强度  61-62
    4.5.1 概述  61
    4.5.2 S-N数据  61-62
  4.6 疲劳损伤的计算与衡准  62-66
    4.6.1 概述  62
    4.6.2 疲劳损伤的计算流程  62-66
    4.6.3 衡准  66
  4.7 基于谱分析法的LNG船全船疲劳强度分析  66-71
    4.7.1 计算热点的位置  66-67
    4.7.2 计算应力范围传递函数  67-70
    4.7.3 计算疲劳寿命  70-71
  4.8 本章小结  71-72
第五章 温度应力及其对疲劳强度的影响  72-86
  5.1 概述  72
  5.2 基本原理  72-77
    5.2.1 温度场计算的基本原理  72-74
    5.2.2 温度应力及变形计算的基本原理  74-77
  5.3 基于LNG船的温度应力计算  77-83
    5.3.1 基于LNG船的温度场计算  77-82
    5.3.2 基于LNG船的温度应力计算  82-83
  5.4 温度应力对疲劳强度影响  83-84
  5.5 本章小结  84-86
第六章 总结和展望  86-88
参考文献  88-91
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  91-92
致谢  92

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶原理 > 船舶结构力学 > 船舶结构强度
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