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船体结构动态响应虚拟测试技术研究

作　者: 崔海鑫
导　师: 曲先强
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: 虚拟测试技术 动力响应分析 随机海况 可视化技术 船体结构强度
分类号: U661.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 25次
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内容摘要


近年来,虚拟测试技术由于安全、经济、灵活等优越性,在船舶领域备受关注。本文利用快速发展的虚拟测试技术,研发了以动态响应计算方法为基础的船体结构强度测试方法,并将仿真技术与有限元分析技术紧密结合,在MFC框架下开发完善了船体结构强度虚拟测试系统,为船舶的结构设计与改进提供指导手段。本文主要对以下几方面的内容进行了研究：1.阐述动态响应分析原理,研究动态响应计算实现方法,利用有限元软件MSC.Patran和其命令语言PCL实现时历波浪载荷的自动加载。2.研究开发动态响应虚拟测试方法,以波浪载荷计算程序为基础,分别模拟规则波、长峰波和短峰波作用下船体时域载荷,运用瞬态响应分析手段实现动态响应虚拟测试。3.利用VC++和OpenGL等工具,仿照真实试验测试流程,与有限元软件紧密结合,开发完善出能够反映测试过程的船体结构强度虚拟测试系统。4.以某型实船为例,模拟实船装载工况,布置测点,进行样船应力虚拟测试,对测试结果统计分析,与实船测试结果对比,验证虚拟测试的准确性和可行性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 论文的目的和意义  10-11
  1.2 课题的国内外研究现状  11-15
    1.2.1 虚拟测试技术发展现状  11-14
    1.2.2 船体应力实时测试方法研究现状  14-15
  1.3 论文的研究内容  15-16
第2章 动态响应计算分析原理  16-26
  2.1 概述  16-17
  2.2 直接瞬态响应分析原理  17-21
    2.2.1 运动方程的求解  17-18
    2.2.2 直接瞬态响应分析中的阻尼  18-19
    2.2.3 直接瞬态响应分析中的初始条件  19-20
    2.2.4 直接积分时间步长的选取  20-21
  2.3 模态瞬态响应分析原理  21-24
    2.3.1 运动方程的求解  21-22
    2.3.2 模态瞬态响应分析中的阻尼  22-23
    2.3.3 模态瞬态响应分析中的模态截断  23-24
    2.3.4 模态瞬态响应分析中的动力数据计算  24
  2.4 直接法与模态法的比较  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章 船体结构动态响应虚拟测试算法的实现  26-50
  3.1 动态响应虚拟测试实现流程  26
  3.2 动态响应计算方法的实现  26-28
  3.3 有限元计算模型  28-29
  3.4 规则波浪中船体结构动态响应计算  29-35
    3.4.1 载荷时历模拟  29-31
    3.4.2 船体应力结果  31-33
    3.4.3 船体梁理论计算  33-34
    3.4.4 动态计算结果与梁理论计算结果对比  34-35
  3.5 不规则波浪中船体结构动态响应计算  35-46
    3.5.1 不规则波的模拟  35-37
    3.5.2 长峰波作用下船体结构动态响应  37-42
    3.5.3 短峰波作用下船体结构动态响应  42-46
  3.6 动力分析法与线性叠加法对比  46-49
    3.6.1 静力分析线性叠加法  46-47
    3.6.2 动力分析法  47-48
    3.6.3 两种方法比较  48-49
  3.7 本章小结  49-50
第4章 结构强度虚拟测试系统总体布置  50-69
  4.1 虚拟测试系统总体框架  50-51
  4.2 程序实现方法  51-54
    4.2.1 动态链接库  51-53
    4.2.2 VC++类库  53
    4.2.3 OpenGL简介  53-54
  4.3 结构强度虚拟测试系统框架  54-55
  4.4 样船部位显示和测点布置  55-59
    4.4.1 部位显示  55-57
    4.4.2 测点的布置  57-59
    4.4.3 测点的显示  59
  4.5 内载定义  59-61
    4.5.1 载荷录入  59-60
    4.5.2 重量直方图  60-61
  4.6 外载定义  61-65
    4.6.1 海浪谱曲线的绘制  62-64
    4.6.2 载荷响应计算  64-65
  4.7 应力时历显示  65-67
    4.7.1 准静态方法  65-66
    4.7.2 动态方法  66-67
  4.8 应力结果文件的输出  67-68
  4.9 本章小结  68-69
第5章 结构强度虚拟测试实例分析  69-79
  5.1 概述  69
  5.2 样船概况  69-70
  5.3 虚拟测试海况及装载工况  70-71
  5.4 虚拟测试测点布置  71-72
  5.5 虚拟测试结果  72-78
    5.5.1 应力时历测试  72-75
    5.5.2 虚拟测试结果统计  75-77
    5.5.3 测试结果分析  77-78
  5.6 本章小结  78-79
结论  79-81
参考文献  81-84
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  84-85
致谢  85

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中图分类: > 交通运输 > 水路运输 > 船舶工程 > 船舶原理 > 船舶性能试验与设备
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