57000DWT散货船分段吊装变形预测及控制

摘要

现代船体建造工艺采用了分段和总段建造法，吊装是船体分段与总段进行船台总组的关键步骤，提高分段吊装技术对缩短船台周期、提高船体建造质量有着重要的意义。本文利用有限元仿真技术预测并控制某船厂57000DWT散货船船体分段吊装时的变形与应力，并优化分段吊装方案。
　　本文的主要研究内容包括：
　　1）研究载荷与边界条件对有限元计算结果的影响，计算分段吊装变形与应力。建立G901船体分段的有限元模型，根据龙门吊的性能和吊码设置的基本原则，初步制定吊装方案；通过采取三种不同边界条件施加方法进行比较，利用惯性释放的方法释放了吊码位移自由度、考虑了吊索水平分力，具有较高的精度；经计算分段围壁底部的变形率超过船厂规定范围，吊码连接处的围壁、强横梁和强纵桁应力水平达到100Mpa，须进一步计算该部位的强度。
　　2）吊码强度参数化校核与分段局部有限元计算。通过利用吊码轴孔承压面的节点力分布公式、VB和ANSYS的接口技术，实现该船厂各类型吊码不同工况下参数化校核的关键问题；应用子模型技术进一步计算吊码部位的变形与应力，解决了分段全局有限元模型网格粗大、局部计算精度不足的问题，并为该部位变形和应力的控制提供了依据。
　　3）优化吊码布置，控制吊装变形与应力。以结构最小应变能作为目标函数、吊装设备性能作为约束条件，实现了利用粒子群算法优化吊码的布置，在保证结果一致的前提下优化时间仅占枚举法的十分之一；建立二分法—粒子群算法的吊码最小数量优化模型，解决了吊码数量和位置综合优化的关键问题；G901分段吊装方案优化前后，结构整体应变能由1535J下降为1240J，吊码部位最大应力由173Mpa下降为157.5Mpa，围壁的最大变形由36mm缩小为9mm、最大变形率由18mm/m缩小为3mm/m。
　　4）编制了利用有限元仿真的方法制定分段吊装方案的流程，对后续船体分段的吊装具有实用和借鉴意义。

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第1章 绪论

1.1 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容

第2章 船体分段吊装变形分析理论

2.1 船用钢变形理论及屈服准则

2.2 有限元分析在船体结构分析中的应用

2.3 吊码布置合理性的评价方法

2.4 粒子群优化算法

2.5 本章小结

第3章 船体分段吊装整体变形有限元计算

3.1 船体分段有限元模型的建立

3.2 吊装方案初步制定

3.3 吊装过程中的载荷与边界条件

3.4 分段吊装变形及应力分布预测

3.5 本章小结

第4章 船体分段吊装局部变形及强度分析

4.1 吊码变形及强度分析

4.2 分段局部变形及强度计算

4.3 本章小结

第5章 船体分段吊装变形控制

5.1 使用辅助工装和加强措施

5.2 吊码位置优化

5.3 吊码数量与位置综合优化

5.4 分段吊装方案制定优化过程

5.5 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

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