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船舶疲劳强度虚拟测试方法研究

作　者: 冯观
导　师: 冯国庆
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: 船舶结构疲劳虚拟测试 Nastran动力分析瞬态响应时域虚拟测试系统平均应力
分类号: U661.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 80次
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内容摘要

疲劳破坏是船舶结构的主要失效模式之一。传统疲劳试验方法长期以来主要依赖于理论计算和先前经验进行船舶结构抗疲劳节点研制,近年来,虚拟试验技术的出现打破了传统试验的局限性,为分析结构复杂、测试难度大、测试费用高的设备和系统提供了有效的途径。本文研究了基于动力分析基础上的船舶结构疲劳强度的虚拟试验技术,主要工作如下:1)介绍了船舶疲劳试验,研究了计及平均应力的疲劳估算方法,给出了随机载荷作用下船舶结构疲劳损伤的具体计算过程;2)介绍了动力响应分析的基本方法,研究了基于其基础上的时域波浪载荷作用下的船舶结构动态响应计算及其在虚拟测试系统中的应用,初步实现了时域内船体结构疲劳虚拟测试;3)阐述了虚拟试验技术的内涵和关键技术,根据实船疲劳试验方法,论述了船舶结构疲劳寿命虚拟测试技术的基本思想与实现方案。4)在上述研究的理论基础及频域内虚拟测试系统基础上,根据技术方案的要求,将动力分析与虚拟测试结合起来,利用C、VC++语言进一步改善了船舶结构疲劳寿命虚拟测试系统;5)以某实船为例,对其进行疲劳损伤的虚拟测试,给出了损伤结果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第1章绪论  11-19
  1.1 论文的目的和意义  11-13
  1.2 课题的国内外研究现状  13-17
  1.3 论文的研究内容  17-19
第2章船体结构疲劳强度测试原理  19-34
  2.1 概述  19
  2.2 船舶结构疲劳试验  19-20
    2.2.1 实船试验  19-20
    2.2.2 模型试验  20
  2.3 疲劳寿命预测方法  20-23
    2.3.1 疲劳分析基本流程  20-21
    2.3.2 雨流计数法  21-23
  2.4 计及平均应力的船体结构疲劳损伤计算  23-33
    2.4.1 损伤理论  24
    2.4.2 S-N 曲线  24-25
    2.4.3 波浪载荷作用下的应力范围及平均应力的概率特性  25-27
    2.4.4 平均应力对船体结构疲劳损伤计算的影响  27-31
    2.4.5 算例  31-33
  2.5 本章小结  33-34
第3章船舶动力瞬态响应分析  34-54
  3.1 概述  34-35
  3.2 直接响应分析  35-39
    3.2.1 运动方程的求解  35-36
    3.2.2 直接瞬态响应分析中的参数设置  36-39
  3.3 模态响应分析  39-45
    3.3.1 模态瞬态响应分析  39-41
    3.3.2 模态瞬态响应分析中的阻尼  41-42
    3.3.3 运用Nastran 进行瞬态响应分析的过程  42-44
    3.3.4 两种方法的比较  44-45
  3.4 算例对比  45-51
    3.4.1 动力分析与静力分析结果比较  45-48
    3.4.2 简支梁算例  48-49
    3.4.3 运动方程的求解  49-51
  3.5 船体结构强度虚拟测试动力分析原理  51-52
    3.5.1 时域内的载荷叠加  51-52
    3.5.2 动力分析计算  52
  3.6 本章小结  52-54
第4章船舶结构疲劳寿命虚拟测试技术  54-69
  4.1 概述  54-55
  4.2 虚拟测试系统设计思想  55-56
  4.3 测试系统使用步骤以及功能介绍  56-68
    4.3.1 概述  56-57
    4.3.2 虚拟海况的建立  57-60
    4.3.3 测点布置  60-61
    4.3.4 内载定义  61-62
    4.3.5 外载定义  62-64
    4.3.6 应力测试  64-65
    4.3.7 疲劳分析  65-68
  4.4 本章小结  68-69
第5章船舶结构疲劳强度虚拟测试系统  69-77
  5.1 概述  69
  5.2 样船概况  69-70
  5.3 测试工况及其他参数选择  70-72
    5.3.1 工况及装载选择  70-71
    5.3.2 测点选择  71-72
  5.4 测试结果  72-76
    5.4.1 应力时历的比较  72-73
    5.4.2 损伤结果  73-76
  5.5 本章小结  76-77
结论  77-79
参考文献  79-84
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  85-86

船舶疲劳强度虚拟测试方法研究

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