船用构件力学性能测试平台机身设计
摘 要摘 要 本文是以200KN-12000KN大型船用构件力学性能测试平台为研究对象，结合国内外关于试验机的研究的研究现状，运用solidworks软件的三维建模对测试平台机身设计，运用有限元分析研究测试平台机身的强度以验证。论文主要研究的类容如下： （1）查资料，分析船用构件力学性能测试平台的工作要求，并根据测试平台的工作需要，即测试平台主要测试构件锚链，钢丝绳拉力力学性能，根据试验机应有的功能，对船用构件力学性能测试平台总的机身方案的设计。 （2）进一步了解船用构件力学性能测试平台，根据其要实现的功能详细设计测试平台机身，分析测试平台机身的结构，并对其计算校核。最后通过solidworks对测试平台机身的三维建模 。 （3）了解有限元分析，利用solidworks软件的有限元分析功能，对机身的一些重要的零部件进行有限元分析，来对机身的强度的验证。 大型船用构件力学性能测试平台是一种功能多，精度高的测试用的拉力试验机，其能够实现对应急拖带，锚链类，钢丝绳等的多种船用构件的力学性能测试。这样的研究对于船用构件产品的性能和使用的安全性具有重要意义。 关键词 船用构件力学性能测试平台 机身 锚链、钢丝绳 目录
第一章 绪论 1
1.1选题的背景和意义 1
1.2船用构件力学性能测试平台的研究现状和发展趋势 2
1.3测试平台的机身的研究内容 3
第二章 船用构件力学性能测试平台整体方案设计 5
2.1 测试平台的设计要求和意义 5
2.2 测试平台机身方案总体设计 6
2.3 本章小结 7
第三章 船用构件力学性能测试平台机身设计 8
3.1 测试平台几何的模型的建立 8
3.2 测试平台机身的设计 9
3.2.1测试平台机身的设计与计算 9
3.2.2横向地脚螺栓的设置计算 13
3.3 船用构件力学性能测试平台侧机身的设计 16
3.4重轨的选择设计 17
3.5机身内其他的设计 18
3.5.1凹槽框架的设计 18
3.5.2测试平台机身上的防护网结构设计 19
2 测试平台机身的设计 9
3.2.1测试平台机身的设计与计算 9
3.2.2横向地脚螺栓的设置计算 13
3.3 船用构件力学性能测试平台侧机身的设计 16
3.4重轨的选择设计 17
3.5机身内其他的设计 18
3.5.1凹槽框架的设计 18
3.5.2测试平台机身上的防护网结构设计 19
第四章 船用构件力学测试平台机身有限元分析 21
4.1有限元分析 21
4.2平台机身零部件的有限元分析 21
4.2.1 机身3段板的有限元分析 21
4.2.2 机身1段板的有限元分析 25
4.3平台机身的有限元分析 28
结论与展望 32
致谢 33
参考文献 34
第一章绪论
1.1选题的背景和意义
本课题研究的背景展示：
海洋所覆盖的面积占地球总面积的70%以上。进入21世纪，世界经济体的60%左右都是由海洋运输完成的，目前海洋运输已经成为了国际物流中最主要的运输方式。其中中国的进出口货运总量的约90%都是利用海上运输来完成的。由此可见，海洋运输对各个国家的经济发展都是至关重要的。改革开放以来，我国一直在学习着西方各种先进的科学技术，但在如今这样一个新技术大规模爆发的时代。一味的去学习别人就意味着永远无法超越别人。近年来，我国的造船业虽然扩张的十分迅速，但是也同样面临着诸多问题：像工业机构不合理，高端人才匮乏，自主创新能力低下，船舶配套设施落后与质量不过关等情况。所以在现阶段，我们需要从理论和技术上来提高我们整个造船行业的技术水平，保证产品质量的可靠性，以此来提高我国船舶工业在国际上的竞争力。
海洋运输是目前各种运输工具里速度最慢的运输方式，其载货量也是所有运输方式里最多的，并且海洋运输在海面上进行时会受到诸多恶劣的天气情况（例如：强风，雷暴，海啸等等），由于受到以上三种条件的制约，所以船舶在海上运输时受自然条件的影响就显得非常大。同样，一旦遭遇到危险，救援的速度和效率也是最慢的。因此船舶本体结构的可靠性就显得尤为重要。
1994年5月20日，国际海事组织在第63届大会上通过的MSC决议案:《关于油船应急拖带装置的指南》以及SULAS公约新的修正V/151条款中均要求：载重量为2万吨及以上新建造的和现有的油船都应装有应急拖带装置（其结构布局如图1.1所示）。该套装置应易于对油船进行救助及应急拖带，以确保减少污染危险，任何时候都能起效，即使是在拖带船舶失去主电源时，也能将其快速以及方便的连接到拖船上[3]，此要求适应于所有的油船，散装化学品运输船和液化气体运输船等。
中国船级社（CCS）为了落实国际海事组织的要求。于1992年12月1日发出了《关于油船安装应急拖带装置的通知》，明确将相关要求纳入船级社检验范围。要求验船师结合最近一次的船级检验，对未安装应急拖带装置的船舶应该签发报告[1]。所以，配置应急拖带装置势在必行，我们必须对船用应急拖缆装置进行原型试验，其原型试验机的研发也是势在必行。
图1 1 应急拖带
因此，开展本课题研究的目的如下：
正如背景资料里所介绍的那样，因此，不仅仅是船只的本体结构，还有诸多船舶构件（例如应急拖带，链类，绳索等）也必须设计合理，牢固可靠。
本课题所设计的船用构件力学性能测试平台是一种多功能，高精度的测试用拉力试验机。它能够对诸多船舶构件进行力学性能的测试，此举对于提升我国船舶舾装装备的关键生产工艺，加强新材料、新技术的研究和开发有着重要意义。对其进行疲劳强度与寿命分析，不仅能帮助我们掌握产品的可靠性与使用寿命，及时发现薄弱环节，而且还可以降低制造成本，减少不必要的材料浪费，为以后类似大型产品的疲劳设计作为参考。
而作为大型船用构件力学性能测试平台的机身，其在测试之中起到了至关重要的作用，首先机身作为一个承载的装置，不仅要承受住自身设备例如夹具系统，以及动力系统的重量，还要承受住试验中各种加载在机身上的力，一旦机身承受不住所受压力或者拉力的情况，就会在试验中造成不可估量的安全问题，所以机身设计的好坏对于试验的结果影响是非常大的。
1.2船用构件力学性能测试平台的研究现状和发展趋势
测试用试验机作为工程材料质量检测和力学性能研究的技术平台，对发展新型材料 合理选材 质量保证 寿命分析等意义重大，他对我们的各行各业都有密切的联系[3]。
工程中，钢材和高强度钢以及板壳在桥梁航空航天造船近海平台海底管道等得到广泛应用，但设计要充分考虑其力学性能设计关心的主要是其结构性能强度特性，特别是在冲击载荷下平板的结构动力学特性12000N拉力试验机机身结构。测试用平台作为工程材料质量检测和力学的性能的研究技术平台对于我国发展新型材料，合理选材质量保证寿命的分析等意义上是非常重大的，它与我们的各行业都有着密切的联系，随着液压技术的大力发展，测试试验机领域以液压油压对被测原件进行应力加载，它操作更加简单。
至今仍然是市场上主要实验机型，但是更早的液压测试试验及不能实现自动控制的[3]，还是主要由人工操作完成，手动操作过程中的测
第一章 绪论 1
1.1选题的背景和意义 1
1.2船用构件力学性能测试平台的研究现状和发展趋势 2
1.3测试平台的机身的研究内容 3
第二章 船用构件力学性能测试平台整体方案设计 5
2.1 测试平台的设计要求和意义 5
2.2 测试平台机身方案总体设计 6
2.3 本章小结 7
第三章 船用构件力学性能测试平台机身设计 8
3.1 测试平台几何的模型的建立 8
3.2 测试平台机身的设计 9
3.2.1测试平台机身的设计与计算 9
3.2.2横向地脚螺栓的设置计算 13
3.3 船用构件力学性能测试平台侧机身的设计 16
3.4重轨的选择设计 17
3.5机身内其他的设计 18
3.5.1凹槽框架的设计 18
3.5.2测试平台机身上的防护网结构设计 19
2 测试平台机身的设计 9
3.2.1测试平台机身的设计与计算 9
3.2.2横向地脚螺栓的设置计算 13
3.3 船用构件力学性能测试平台侧机身的设计 16
3.4重轨的选择设计 17
3.5机身内其他的设计 18
3.5.1凹槽框架的设计 18
3.5.2测试平台机身上的防护网结构设计 19
第四章 船用构件力学测试平台机身有限元分析 21
4.1有限元分析 21
4.2平台机身零部件的有限元分析 21
4.2.1 机身3段板的有限元分析 21
4.2.2 机身1段板的有限元分析 25
4.3平台机身的有限元分析 28
结论与展望 32
致谢 33
参考文献 34
第一章绪论
1.1选题的背景和意义
本课题研究的背景展示：
海洋所覆盖的面积占地球总面积的70%以上。进入21世纪，世界经济体的60%左右都是由海洋运输完成的，目前海洋运输已经成为了国际物流中最主要的运输方式。其中中国的进出口货运总量的约90%都是利用海上运输来完成的。由此可见，海洋运输对各个国家的经济发展都是至关重要的。改革开放以来，我国一直在学习着西方各种先进的科学技术，但在如今这样一个新技术大规模爆发的时代。一味的去学习别人就意味着永远无法超越别人。近年来，我国的造船业虽然扩张的十分迅速，但是也同样面临着诸多问题：像工业机构不合理，高端人才匮乏，自主创新能力低下，船舶配套设施落后与质量不过关等情况。所以在现阶段，我们需要从理论和技术上来提高我们整个造船行业的技术水平，保证产品质量的可靠性，以此来提高我国船舶工业在国际上的竞争力。
海洋运输是目前各种运输工具里速度最慢的运输方式，其载货量也是所有运输方式里最多的，并且海洋运输在海面上进行时会受到诸多恶劣的天气情况（例如：强风，雷暴，海啸等等），由于受到以上三种条件的制约，所以船舶在海上运输时受自然条件的影响就显得非常大。同样，一旦遭遇到危险，救援的速度和效率也是最慢的。因此船舶本体结构的可靠性就显得尤为重要。
1994年5月20日，国际海事组织在第63届大会上通过的MSC决议案:《关于油船应急拖带装置的指南》以及SULAS公约新的修正V/151条款中均要求：载重量为2万吨及以上新建造的和现有的油船都应装有应急拖带装置（其结构布局如图1.1所示）。该套装置应易于对油船进行救助及应急拖带，以确保减少污染危险，任何时候都能起效，即使是在拖带船舶失去主电源时，也能将其快速以及方便的连接到拖船上[3]，此要求适应于所有的油船，散装化学品运输船和液化气体运输船等。
中国船级社（CCS）为了落实国际海事组织的要求。于1992年12月1日发出了《关于油船安装应急拖带装置的通知》，明确将相关要求纳入船级社检验范围。要求验船师结合最近一次的船级检验，对未安装应急拖带装置的船舶应该签发报告[1]。所以，配置应急拖带装置势在必行，我们必须对船用应急拖缆装置进行原型试验，其原型试验机的研发也是势在必行。
图1 1 应急拖带
因此，开展本课题研究的目的如下：
正如背景资料里所介绍的那样，因此，不仅仅是船只的本体结构，还有诸多船舶构件（例如应急拖带，链类，绳索等）也必须设计合理，牢固可靠。
本课题所设计的船用构件力学性能测试平台是一种多功能，高精度的测试用拉力试验机。它能够对诸多船舶构件进行力学性能的测试，此举对于提升我国船舶舾装装备的关键生产工艺，加强新材料、新技术的研究和开发有着重要意义。对其进行疲劳强度与寿命分析，不仅能帮助我们掌握产品的可靠性与使用寿命，及时发现薄弱环节，而且还可以降低制造成本，减少不必要的材料浪费，为以后类似大型产品的疲劳设计作为参考。
而作为大型船用构件力学性能测试平台的机身，其在测试之中起到了至关重要的作用，首先机身作为一个承载的装置，不仅要承受住自身设备例如夹具系统，以及动力系统的重量，还要承受住试验中各种加载在机身上的力，一旦机身承受不住所受压力或者拉力的情况，就会在试验中造成不可估量的安全问题，所以机身设计的好坏对于试验的结果影响是非常大的。
1.2船用构件力学性能测试平台的研究现状和发展趋势
测试用试验机作为工程材料质量检测和力学性能研究的技术平台，对发展新型材料 合理选材 质量保证 寿命分析等意义重大，他对我们的各行各业都有密切的联系[3]。
工程中，钢材和高强度钢以及板壳在桥梁航空航天造船近海平台海底管道等得到广泛应用，但设计要充分考虑其力学性能设计关心的主要是其结构性能强度特性，特别是在冲击载荷下平板的结构动力学特性12000N拉力试验机机身结构。测试用平台作为工程材料质量检测和力学的性能的研究技术平台对于我国发展新型材料，合理选材质量保证寿命的分析等意义上是非常重大的，它与我们的各行业都有着密切的联系，随着液压技术的大力发展，测试试验机领域以液压油压对被测原件进行应力加载，它操作更加简单。
至今仍然是市场上主要实验机型，但是更早的液压测试试验及不能实现自动控制的[3]，还是主要由人工操作完成，手动操作过程中的测
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