基于散货船结构共同规范的屈服与屈曲强度直接计算研究

摘要

目前，对大型船舶以及新型船舶进行船体结构有限元分析，是船舶结构设计必不可少的手段。但是，世界上各主要船级社都有着各自的直接计算方法及强度标准，为此，国际船级社协会(IACS)先期开发了散货船和双壳油船的结构共同规范，并于2006年4月1日正式实施，统一了IACS内部的散货船和油船建造标准。本文主要是对《散货船结构共同规范》有关强度直接计算的屈服与屈曲强度校核做了研究，其主要内容如下： 1)针对共同规范的屈服与屈曲强度直接计算，论述了直接计算的主要内容和基本过程，包括船体结构有限元模型的选取和建立、边界条件的施加、计算工况的确定、载荷的计算与施加、计算求解、结果分析。 2)结合板的稳定性理论，深入研究了共同规范有关屈曲强度校核的规定，阐明了基本板格屈曲校核标准的理论依据。 3)基于共同规范的规定，应用MSC．Patran的命令语言(PCL)，编制了船体侧向载荷的施加程序，实现了载荷的自动施加；编制程序实现中部舱段弯矩和剪力的调整及对计算结果的应力处理。 4)选取一条21万吨单壳散货船作为算例，依据共同规范的直接计算法，对其进行了屈服与屈曲强度计算分析。 5)通过对实船计算结果的比较，分析了共同规范的计算工况以及各工况下船体构件的不同承载能力，并指出了共同规范中可能存在的问题。 6)同时，与依据中国船级社《散货船结构强度直接计算分析指南》对同一条散货船的直接计算结果进行比较分析，说明工ACS推出的共同规范是更安全可靠的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究的背景、目的和意义

1.2课题研究的现状

1.2.1 CSR概述

1.2.2强度直接计算

1.3本文完成的主要内容

第2章船体结构强度直接计算

2.1概述

2.2有限元模型

2.2.1模型范围

2.2.2单元和网格

2.2.3净尺度

2.3边界条件

2.4计算工况

2.5设计载荷

2.5.1载荷实例

2.5.2船体梁载荷

2.5.3外部压力

2.5.4内部压力和力

2.6屈服及屈曲强度标准

2.6.1屈服强度标准

2.6.2屈曲强度标准

2.7本章小结

第3章屈曲校核标准的基本理论

3.1概述

3.2矩形板稳定性的能量解法

3.2.1矩形板中性平衡时的应变能

3.2.2矩形板中性平衡时的力函数

3.2.3屈曲实例分析

3.2.4屈曲因子K的讨论

3.3板的后屈曲性能

3.3.1板屈曲后的应力分布

3.3.2板的有效宽度be和折减因子k

3.3.3板的极限应力

3.4本章小结

第4章实船强度直接计算分析

4.1概述

4.2实船资料

4.3实船模型简介

4.3.1模型范围

4.3.2模型坐标系

4.3.3网格划分

4.3.4材料参数

4.3.5单元特性

4.3.6边界条件

4.4计算工况

4.5侧向载荷的施加

4.6船体梁载荷的调整

4.7计算结果分析

4.7.1分析位置

4.7.2屈服强度

4.7.3屈曲强度

4.8与CCS指南计算结果比较分析

4.9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

附录