定位桩式抓斗挖泥船结构强度分析

摘要

随着黑龙江地区经济的增长及边境贸易合作的日趋紧密,水路货运量也有了较大幅度的增长,但是黑龙江上游航行条件恶劣,年淤积量很大,阻碍水运经济的发展,急需采用挖泥船以完成黑龙江上游航道疏浚任务,保障航道畅通和航运安全。
　　定位桩式抓斗挖泥船是一种使用广泛、技术含量高的工程船舶。在结构上有其特殊性,由于抓斗机工作载荷较大,在船体的局部结构的应力集中现象会比较突出,在波浪载荷与抓斗机工作载荷的共同作用下,船体局部结构强度需要重点校核;而定位桩作为船体固定的重要构件,其受力复杂,破损率很高,容易出现断裂、跑桩等问题。其结构设计和强度校核是船舶作业安全的重要保证,因此必须对该挖泥船的船体强度和定位桩的强度进行结构分析,确保其结构强度能够抵御工作载荷和波浪载荷的联合作用。
　　本课题以航行于黑龙江水域的定位桩式抓斗挖泥船为研究对象,应用MSC.Patran/Nastran有限元分析软件研究其特殊构件抓斗机和定位桩对船舶结构强度的作用。首先建立了全船有限元模型,根据定位桩式抓斗挖泥船结构设计图纸,采用有限元软件MSC.Patran建立船体及定位桩结构有限元模型,并根据船舶的具体作业状态来确定其边界条件、计算工况等;利用三维水动力软件计算得到每个工况下的波浪载荷;同时对全船有限元模型施加各种外载荷,不同的工况条件对应不同的外载荷;最后对全船结构进行有限元分析,对各个工况下的船体和定位桩进行计算分析,对得到应力和应变的计算结果进行校核以及比较分析,在此基础上进行合理的改进处理。

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第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 与本课题有关的国内外研究现状

1.3本文研究的目的和意义

1.4 本文研究内容及方法

第2章 定位桩式抓斗挖泥船介绍

2.1 抓斗挖泥船的船体结构

2.2 定位桩结构

2.3 轮机设备

2.4 本章小结

第3章 船舶模型建立

3.1 船舶有限元建模

3.2本章小结

第4章 边界条件、约束、工况及载荷

4.1 边界条件

4.2 约束条件

4.3 计算工况

4.4 计算载荷

4.5 本章小结

第5章 船体结构强度分析

5.1 船体结构强度理论

5.2 应力取值

5.3 航行状态强度分析

5.4 抓斗机工作载荷分析

5.5 工作状态强度分析

5.6 结构改进处理

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢