30万吨级VLCC结构极限强度分析

摘要

船体结构的极限强度问题是船舶结构设计中的重要问题，历来受到船舶结构力学工作者的高度重视。传统上，船体总纵极限强度的计算采用的是经典的线弹性理论。但随着对船舶破坏机理的认识和研究发现，在研究船体的总纵极限强度时，必须考虑构件的屈曲、屈服等各种可能的破坏模式，要考虑受压构件屈曲后及崩溃后的非线性性能的影响，同时还要考虑组成船体的各个构件发生破坏的渐进性质和相互作用等。由于涉及了材料和几何的非线性因素，总纵极限强度的计算变得非常复杂和困难。目前，计算总纵极限弯矩的方法主要有三种，即非线性有限元法，理想结构单元法和简化方法。本课题首先介绍了国内外关于船体结构极限强度理论和工程分析方法的发展历程和最新进展，然后以目标船30.8万吨VLCC作为研究平台，运用DNV/SESAM专用程序系统，建立与原结构相当的有限元计算模型，结合JTP规范、DNV规范和BV规范的有关船体结构极限强度的指导性文献，运用DNV船级社NAUTICUS软件和BV船级社的MARS2000软件，研究极限状态(ULS)下VLCC船体结构强度，以指导VLCC的结构设计。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 课题的来源、研究背景及意义

1.1.1 课题的来源

1.1.2 课题研究背景

1.1.3 课题研究的意义

1.2 国内外研究概况及发展趋势

1.2.1 船体结构破坏性能的认识

1.2.2 总纵极限强度理论预报方法

1.2.3 总纵强度模型试验与实例

1.2.4 极限强度研究的展望

1.3 本文的研究方法和研究内容

第2 章 船体结构极限强度理论研究

2.1 概述

2.2 基于弹性剖面模数基础上的极限承载能力分析

2.3 基于完全塑性弯矩上的极限承载能力分析

2.4 基于简化公式的极限承载能力分析

第3 章 工程应用

3.1 概述

3.2 基于ＤＮＶ规范的极限强度分析

3.2.1 船体梁的极限弯矩分析

3.2.2 DNV 规范关于 VLCC 极限强度的设计准则

3.2.3 船体加筋板的屈曲极限强度的分析

3.2.4 纵向载荷引起的纵向应力

3.2.5 横向载荷引起的横向应力

3.3 基于ＢＶ规范的极限分析

3.3.1 BV 规范中极限强度分析原理

3.3.2 BV 规范关于 VLCC 极限强度的设计准则

第4 章 货舱段结构有限元模型的建立

4.1 概述

4.2 船舶主尺度和货舱结构

4.2.1 船舶主尺度

4.2.2 货舱结构

4.2.3 典型横剖面结构图

4.2.4 总布置图

4.3 计算力学模型的建立

4.3.1 有限元计算在船体横向强度计算中的应用

4.3.2 本船计算力学模型

4.4 边界条件

4.5 载荷工况

4.6 应力控制和许用应力

4.7 计算结果分析及用途

第5 章 目标船的极限强度评估

5.1 目标船基于 DNV 规范的极限强度评估

5.1.1 目标船的横向载荷确定

5.1.2 目标船的横向应力确定

5.1.3 目标船基于 DNV 规范的极限强度评估结果

5.1.4 目标船基于 BV 规范的极限强度评估结果

第6 章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文

附录 A DNV/NAUTICUS 极限强度分析报告

附录 B BV/MARS 2000 极限强度分析报告