84m集散两用船局部舱段强度分析analysisof84mcontainershipcabinlocalstrength
随着船舶行业的发展和变革,集散两用船越来越受到人们的关注和重视, 集散两用船已经成为船舶运输中重要的组成部分。由于集散两用船的应用范围广泛,装载货物数量多,近海使用频繁。保证船体结构强度是船舶建造过程中十分重要的一个环节,船舶结构强度是否符合要求决定了船舶如何进行建造和生产,同时也是船舶安全性能的保证。本文针对集散两用船的横向强度进行有限元强度分析具有十分重要的工程意义。本文根据给定的84m近海集散两用船的典型横剖面图、基本结构图等主要的图纸资料进行有限元建模,并对对船体进行横向结构强度分析。首先,本文通过绪论介绍了研究背景,研究意义及当今船舶的发展现状。其次,介绍了本文所使用的有限元软件及其功能。然后,根据给定的一艘84m集散两用船的图纸确定船体的货舱段的模型为1/2舱加1/2舱,即船体FR58肋位至船体FR114肋位,并使用软件Patran对船体所选定的的舱段部位结构进行有限元建模。最后,使用软件Msc.Nastran对所建模型的三种工况进行了有限元强度分析,获得了船舶舱段结构关键部位的结构响应,并结合结构响应的结果提出了一些加强建议。关键词:集散两用船 有限元 横向强度
目录
第一章 绪论 1
1.1本文的研究背景 1
1.2本文的研究意义 2
1.3多用途船的发展趋势及现状 2
1.3.1发展趋势 2
1.3.2现状 3
1.4 多用途船的特点 3
1.5 本文的研究内容 4
第二章 有限元法概述 5
2.1有限元法分析简介 5
2.1.1何为有限元 5
2.1.2有限元法的优点 5
2.2 Msc.Patran软件概述 5
2.2.1 Patran功能 5
2.2.2 Patran有限元建模 6
2.3 Msc.Nastran软件概述 6
2.3.1 Nastran功能 6
2.3.2Nastran的多种求解方法 6
2.4 有限元法在船舶分析中的应用 7
第三章?84m集散两用船有限元建模 8
3.1 船型说明 8
3.1.1船型 8 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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第一章 绪论 1
1.1本文的研究背景 1
1.2本文的研究意义 2
1.3多用途船的发展趋势及现状 2
1.3.1发展趋势 2
1.3.2现状 3
1.4 多用途船的特点 3
1.5 本文的研究内容 4
第二章 有限元法概述 5
2.1有限元法分析简介 5
2.1.1何为有限元 5
2.1.2有限元法的优点 5
2.2 Msc.Patran软件概述 5
2.2.1 Patran功能 5
2.2.2 Patran有限元建模 6
2.3 Msc.Nastran软件概述 6
2.3.1 Nastran功能 6
2.3.2Nastran的多种求解方法 6
2.4 有限元法在船舶分析中的应用 7
第三章?84m集散两用船有限元建模 8
3.1 船型说明 8
3.1.1船型 8 style="display:inline-block;width:630px;height:85px" data-ad-client="ca-pub-6529562764548102" data-ad-slot="6284556726"> (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({ });
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3.1.2主要尺度 8
3.1.3 图纸资料 9
3.2结构有限元模型 10
3.2.1模型范围 10
3.2.2模型坐标系的设定 10
3.2.3板厚分布 12
3.2.4边界条件 13
第四章 ?84m集散两用船载荷计算 15
4.1计算工况 15
4.2货物压力 15
4.2.1均匀轻货满载工况(密度0.8) 15
4.2.2均匀轻货满载工况(密度0.9) 16
4.3舷外水压力 18
4.3.1 满载工况 18
4.3.2 压载工况 19
4.4压载水压力 19
4.5载荷受力示意图 19
第五章 有限元强度计算和分析 22
5.1许用应力 22
5.2变形云图 23
5.3应力云图及分析 24
5.4 本章小结 47
结语 49
致谢 51
参考文献 53
第一章 绪论
1.1本文的研究背景
随着船舶行业的发展和变革,集散两用船越来越受到人们的关注和重视,集散两用船已经成为船舶运输中重要的组成部分。集散两用船即多用途船。多用途货船:既能载运普通的杂货,也能载运各种散货、大件货物和一部分集装箱货物以及冷藏货的货船。通常为双甲板、尾机型和大舱口,并配有大起重量的回转式起重机,以方便装卸集装箱。对货物品种的适应性强,营运的经济性较好。随着美国金融危机的爆发,世界经济贸易形势将发生重大变化,进而会导致世界贸易海运量增长减缓,引发国际航运市场动荡。面对充满变数的航运市场,船东们订造新船时最为关注的是何种船型运营风险较低而盈利能力较高。而多用途船就 是在世界贸易形势捉摸不定、海运形势动荡多变的形势下产生的、是一种能载运“不确定性”货物、扩大船舶使用范围、适应不断变化形式的船型。这些要求归纳起来就是: 能适应多种航线, 尽可能高效率地载运各种货物, 使用简便, 造价低廉。因此,在目前,这尚不明朗的世界经济贸易形势下,多用途船将是船东们较为理想的运营船型之一。当今,各种专用货物运输船的问世,已经把散装谷物、煤炭、矿石、油类等各种大宗货物以及集装箱和各种轮胎式车辆的运输纳入了各自的范畴。但除了上述各种货物外还有大量无法被这些船舶接纳的货物,如杂货、包装货、大件、重件、小批量货物等。这就需要另一些船舶来运输,多用途船以其分舱的灵活性满足了这些货物的装运要求。除了散货船、油船和集装箱船三种主流船型外,多用途船可以说是第四种需求量较大的船型。正是由于多用途船这样的特性,所以集散两用船所需要的安全性也要更高,在装载各种货物的同时对其自身结构强度要求相比其他船型更高也更为复杂,需要满足各种货物所产生的载荷。所以我们要对集散两用船进行局部舱段建模及强度分析校核,保证船体的安全性和稳定性的同时也能发现船体设计时的不足并且能够及时的加以改善和修正。
1.2本文的研究意义
本文研究的是一艘84m集散两用船。本船为近海集散两用货船,航行于近海航区。本船主要用于运载标准集装箱及一般干杂类货物。为了检验这艘船舶是否符合中国船级社《国内航行海船建造规范》2015第2篇2.12.1.3(2)的规定,对舱长超过30m的船舶,横向强度需用有限元方法进行直接计算。 现根据中国船级社“关于舱长大于30m的船舶结构横向强度计算要求”,决定使用有限元法对84m集散两用船货舱区域主要构件应用有限元方法进行强度直接计算,计算荷载仅考虑舱内货物荷载和舷外水压力的作用。通过计算能够准确清晰的表现出船体各个部分的应力及变形情况,有利于我们发现船体各个结构强度的不足之处,方便我们在设计时能够及时加以修正和改善。本文是通过Msc.Patran建模计算研究船体结构的横向强度。船体结构的横向强度是船体结构抵抗横向弯曲的能力,船体横向强度对应的外力是总纵弯曲力。本文依据相应的强度衡量标准,进行船体结构的横向强度校核,检查其是否满足规定的强度要求,以保证船体自身航行的安全和稳定。这样的研究在当今近海集散两用船使用十分广泛,频繁的阶段是具有一定的研究意义及参考意义的。
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