江海直达船砰击引起的鞭击振动研究

摘要

随着长江流域和沿海地区的物资转移越来越频繁,为了充分发挥长江黄金水道的优势,新型多功能江海直达船的研发迫在眉睫。由于江海直达船型宽大,吃水浅,在恶劣海况中航行时,极易在首部船底发生砰击现象。砰击作为一种瞬态载荷,还会引起船舶总体结构的鞭击振动,轻则会影响船员的工作和生活环境,影响航行操作,重则导致船上设备不能正常工作甚至失效,缩短船舶寿命,产生航行安全隐患,严重者可能导致船体结构的破坏,危及船舶安全。
　　本文在参考总结前人关于砰击载荷和鞭击振动响应研究成果的基础上,利用有限元分析软件MSC.NASTRAN,基于模态分析法,对江海直达船在首部砰击载荷作用下的船舶总体结构鞭击振动响应进行了相应的分析研究。
　　具体工作有如下方面:1、归纳总结了国内外对于砰击载荷作用下,船体结构鞭击振动响应的相关研究,并在查阅大量相关文献的基础上,对船舶鞭击振动的研究方法进行消化吸收。2、利用已有的江海直达船实船资料,确定砰击载荷的作用区域、载荷幅值和作用时间等相关参数,以及航行中的船体附连水质量,建立整船有限元模型,基于模态分析法,利用MSC.NASTRAN软件对江海直达船首部砰击引起的鞭击振动进行研究,并与波浪载荷作用下的船体响应进行对比分析,得出鞭击振动对船体结构的影响和波浪载荷在同一级别,当两者相互叠加时,会对船体造成很大危害,必须引起重视。3、对比分析影响船体鞭击振动响应幅值的相关参数(砰击压力幅值,连续砰击次数、多次砰击时间间隔、阻尼系数等),得出各参数对鞭击振动响应的影响程度和相关规律,为今后多功能江海直达船的设计提供有益的参考。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 立题背景

1.2 研究意义

1.3 船体结构砰击引起的鞭击振动国内外研究进展

1.3.1 国外对鞭击振动的研究现状

1.3.2 国内对鞭击振动的研究现状

1.4 本文将进行的主要研究工作

第2章 瞬态动力学基本理论

2.1 引言

2.2 瞬态动力学分析基本理论

2.2.1 模态分析法

2.2.3 直接时间积分法

第3章 鞭击振动基本理论及相关因素

3.1 前言

3.2 模态分析

3.3 附连水质量及节点质量

3.4 固有频率

3.5 瞬态响应中的阻尼系数

3.6 砰击载荷形式

第4章 砰击载荷引起的鞭击振动仿真研究

4.1 引言

4.2 有限元软件MSC.PATRAN/NASTRAN简介

4.3 计算模型

4.4 江海直达船首部砰击引起的鞭击振动仿真研究

4.4.1 船首底部砰击载荷

4.4.2 附连水质量

4.4.3 瞬态响应中的阻尼系数

4.4.4 船舶垂向振动的湿模态

4.4.5 江海直达船鞭击振动响应

4.5 本章小结

第5章 鞭击振动幅值影响参数分析研究

5.1 压力峰值的影响

5.2 连续砰击的影响

5.3 多次砰击时间间隔的影响

5.4 阻尼的影响

5.5 小结

第6章 结论与展望

6.1 总结与结论

6.2 本文创新点

6.3 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间的科研工作和论文发表情况