某商品轿车滚装船全船结构直接计算研究

摘要

随着中国汽车工业和汽车贸易的不断发展，带来了对汽车滚装船的旺盛需求，中国滚装船运输迎来了良好的发展机遇。尤其三峡大坝蓄水成功及升船机的应用，改善了长江水系的通航条件，提高了营运效率，大大刺激了内河汽车滚装船的发展。 汽车滚装船为了方便车辆运输及装载，在货舱区不设置横舱壁，且对甲板强横梁及纵桁的尺寸有严格的限制，主甲板以上甲板几乎贯通，使滚装船的刚度、总纵强度、横强度和甲板板架局部强度都面临极大的挑战。为提高船舶的经济性，滚装船一般设置多层甲板，为减小甲板纵、横向构件的跨距，一般在两层甲板间设置几排支柱，这会导致与支柱连接的甲板构件承受较大的剪力。随着对滚装船需求的逐步增加，汽车滚装船的结构强度问题越来越受到设计人员的关注。 本文首先对滚装船全船结构强度直接计算方法进行研究，对其中的关键技术及基本流程进行梳理。然后采用滚装船全船结构直接计算方法，以某850车位商品轿车滚装船为例，建立目标船全船结构有限元模型，将包括重力、车辆（轮印）载荷、舷外水压力在内的载荷以恰当的方式施加到全船有限元模型中，对舷外水压力进行平衡调整，按照规范要求对全船主要构件变形及应力进行校核与评估。最后从全船模型中截取合适的局部模型，施加恰当的载荷和边界条件，对目标船横强度和甲板板架局部强度进行校核，评估其结构的安全性，并与全船结构强度直接计算结果进行对比。 通过计算，目标船绝大部分构件总纵强度可满足规范要求，目标船横强度、板架局部强度均可满足规范要求。全船结构强度直接计算比规范计算更全面、具体，可以更好地保证结构的安全性。通过对比得到横强度、板架强度比全船结构强度直接计算结果小，前面两者不足以保证结构的安全性。通过本文的工作，总结了一套滚装船全船结构直接计算的基本流程，为计算人员提供参考。针对滚装船特有的横强度问题，将滚装船C甲板采用柔性设计理念进行设计，通过对比刚性设计与柔性设计所得的变形及应力水平，总结了两种设计抵抗横向载荷的优缺点，对设计人员在进行滚装船设计时具有一定的参考价值。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究背景

1.3 国内外研究现状

1.4 课题研究意义

1.5 本文主要内容

第2章 滚装船船体结构强度分析方法及关键技术

2.1 船体结构强度分析方法概述

2.2 滚装船全船结构强度直接计算方法

2.3 滚装船全船结构直接计算中的关键技术

2.3.1 有限元模型建立

2.3.2 载荷施加及平衡调整

2.3.3 边界条件

2.4 汽车滚装船结构设计的两种设计理念

2.5 本章小结

第3章 目标船全船结构强度直接计算研究

3.1 目标船简介

3.1.1 主要参数

3.1.2 结构特点

3.2 全船有限元模型

3.2.1 模型范围

3.2.2 坐标系

3.2.3 材料参数

3.3 计算工况选取

3.4 边界条件

3.5 计算载荷

3.5.1 重力

3.5.2 舷外水压力及平衡调整

3.5.3 验证载荷施加的合理性

3.5.4 船体梁载荷曲线

3.6 计算结果及分析

3.6.1 强度标准

3.6.2 支座边界条件下支反力结果

3.6.3 变形结果及分析

3.6.4 应力结果及分析

3.7 本章小结

第4章 目标船横强度直接计算研究

4.1 概述

4.2 有限元模型

4.3 计算载荷

4.3.1 车辆载荷

4.3.2 自身结构重量

4.3.3 侧壁风压

4.4 边界条件

4.5 计算结果及分析

4.5.1 刚度及强度标准

4.5.2 原设计计算结果及分析

4.5.3 两种设计计算结果对比分析

4.6 本章小结

第5章 目标船甲板板架局部强度直接计算研究

5.1 概述

5.2 有限元模型

5.3 计算工况选取

5.4 计算载荷

5.4.1 车辆载荷

5.4.2 自身结构重量

5.4.3 等效水柱载荷

5.5 边界条件

5.6 计算结果及分析

5.6.1 刚度及强度标准

5.6.2 变形结果及刚度评估

5.6.3 应力结果和屈服强度评估

5.7 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目