船舶破损后剩余强度的研究与评估

摘要

船舶在营运中可能发生搁浅、碰撞等事故。为避免船舶在破损后造成更大的损失，如沉船事故或对环境造成进一步的污染，这就需要对破损船舶剩余强度充分了解并进行评估，以便正确地采取相应的技术措施来实施救援和拖航。由于船体破损属于非常规状态，因此应以船体剩余强度来评估其安全性。 本文以一艘实船为例，利用软件COMPASS和ANSYS对其破损后的剩余强度进行评估，其计算过程如下： ①采用软件COMPASS建立船体的几何形体，对船舶在建造营运过程中可能存在的结构损伤进行了分类，求出各种破损情况下的浮态参数，然后计算出浮力曲线，进而求出船体破损后的外载。 ②阐述总纵极限弯矩计算中的船体梁弯矩和曲率的关系以及有限元计算中要运用的迭代控制方法——弧长控制法，运用有限元软件ANSYS对船体进行了极限弯矩的求解。 ③参照中国船级社《钢质内河船舶建造规范》求出船体设计载荷，通过给出的破损剩余强度指标对该船各种破损工况的剩余强度进行评估。 ④总结结论，提出有利建议。 本文对船体在不同破损情况下的剩余极限强度进行评估，得出了有应用价值或指导意义的计算结果和结论。对船舶安全性和规范、法规的制定，以及船舶在碰撞和搁浅后的剩余强度评估，具有重要的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2国内外现状分析

1.2.1破损船体剩余强度的研究状况

1.2.2船体极限强度的发展历程

1.3论文研究的主要内容和计算方法

第2章有限元分析理论

2.1有限元法概况

2.2有限元的求解原理

2.3有限元法分析过程

第3章船体破损后浮态与载荷分析

3.1前言

3.2双底双舷油船的各要素

3.2.1模型要素

3.3破损后浮态稳性计算方法

3.3.1浮态稳性计算方法

3.3.2破舱进水情况

3.3.3破舱进水后浮态计算

3.4破损后浮态参数的计算

3.4.1船体几何形体的输入和邦金曲线计算

3.4.2舱容计算

3.4.3确定法破舱稳性计算

3.5载荷计算

3.5.1静水载荷

3.5.2波浪载荷

3.5.3破损后载荷的合成计算

3.6本章小结

第4章船体极限强度的非线性FEM计算

4.1引言

4.2非线性分析方法

4.2.1非线性问题的分类(材料性能和屈服准则)

4.2.2非线性问题的分析方法--弧长控制的增量迭代法

4.3加筋板崩溃理论

4.4船体总纵极限强度理论

4.5型船极限强度非线性有限元计算

4.5.1油船截面特性

4.5.2模型说明

4.5.3材料参数

4.5.4边界条件及载荷施加

4.5.5计算结果

4.6本章小结

第5章破损船体剩余强度分析

5.1前言

5.2破损剩余强度指标

5.3规范设计载荷计算

5.3.1船体梁剖面特性计算

5.3.2许用合成弯矩计算

5.3.3许用合成剪力计算

5.3.4油船中剖面模数计算结果

5.3.5油船规范设计载荷计算结果

5.4剩余强度的评估

5.5本章小结

第6章破损端面校核

6.1引言

6.2载荷计算

第7章 结论与展望

7.1本文的结论

7.2本文的进一步工作

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文