基于CSR的50000DWT油船局部结构设计研究

摘要

为了加强船舶安全和统一强度评估流程，IACS编制了《双壳油船结构共同规范》。本文以50000DWT成品油/原油船结构设计为基础，应用油船共同结构规范(简称CSR)进行其结构设计，理清了CSR中的载荷计算思路，应用载荷计算方法计算了尾部主要构件载荷和尺寸的大小，计算出的构件尺寸与根据CCS钢规计算的尾部主要构件的尺寸进行了对比；根据CCS钢规计算了货舱区的构件尺寸，计算出的构件尺寸与50000DWT油船的货舱区的构件尺寸进行了对比。结果表明50000DWT油船船体尾部和货舱区钢料重量较依CCS相关规范设计的油船有所增大。 分析了货舱区纵向连续构件与总纵强度应力的关系，定义了改变单位应力需要改变的甲板纵向连续构件横断面积的概念。建立了以基本板单元中纵骨和板的最佳匹配为首要目标的中横剖面结构面积最小优化模型。在局部强度约束条件<'[13]>中，补充了基本板格应力小于许用应力的约束条件，进一步完善了约束条件。 船体是由加筋板所组成的薄壁箱型梁结构，船体梁的总体失效通常取决于甲板、船底板，其次也取决于舷侧加筋板的屈曲和塑性破坏。因此，对于衡量船体结构的安全性而言，对甲板、内底板、外底板进行强度分析是十分重要且必须的。根据该规范要求，船长大于150m的油船要做有限元强度分析校核。本文根据共同规范关于屈服强度和屈曲强度的技术要求，以及油船结构屈服强度和屈曲强度评估的基本方法和分析步骤，利用英国劳氏船级社开发的有限元分析软件SrapRight SDA对该船做了三舱段有限元分析：屈服强度校核、屈曲强度校核。分析结果表明50000DWT油船屈服强度基本满足规范要求，一般离中和轴较远处的纵向连续构件如甲板、内底板、外底板处需要较强屈曲强度。对屈曲强度较弱区域做了结构改进：增加离中和轴较远处的板格厚度：对于纵骨架式板格减小了短边长度。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1油船CSR的发展

1.1.1油船CSR的产生背景

1.1.2油船CSR的国外研究现状

1.1.3油船CSR的国内研究现状

1.2船舶结构优化设计研究概况

1.3船舶结构屈曲强度研究概况

1.4本课题来源、选题意义及主要研究内容

1.4.1本课题的来源

1.4.2选题的意义

1.4.3论文主要研究内容

2油船CSR简介

2.1油船CSR的特点

2.2载荷计算模型

2.3腐蚀余量与换新厚度

2.4屈服与屈曲评估

3 CSR中的载荷计算应用

3.1前言

3.2载荷分类

3.3载荷计算流程

3.4装载工况的确定

3.5油船尾部结构计算实例

3.6计算结果比较

3.7本章小结

4油船中剖面结构设计

4.1前言

4.2货舱区剖面模数控制准则

4.3优化模型

4.4约束条件

4.4.1总纵强度约束条件

4.4.2局部强度约束条件

4.4.3局部稳定性约束条件

4.4.4辅助性约束条件

4.5优化方法

4.6纵向构件材料和纵骨类型的选取

4.7本章小结

5有限元强度校核

5.1前言

5.2分析工具简介

5.3结构有限元模型的建立

5.3.1概述

5.3.2坐标系统

5.3.3分析模型

5.3.4材料特性

5.3.5分组

5.3.6整体有限元模型

5.3.7典型构件

5.4建立边界条件

5.5有限元计算工况

5.6屈服强度分析

5.6.1屈服强度分析衡准

5.6.2屈服强度分析结果

5.6.3屈服强度分析小结

5.7屈曲强度分析

5.7.1屈曲强度分析依据

5.7.2屈曲强度分析衡准

5.7.3屈曲强度分析结果

5.7.4屈曲强度分析小结

5.8本章小节

6结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

攻读硕士学位期间参与的科研项目

致谢