發(fā)布時(shí)間：2020-12-10 07:40

　　隨著船舶朝著大型化的發(fā)展,在船舶波浪載荷預(yù)報(bào)中基于剛體理論的研究方法,以及在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估中基于準(zhǔn)靜態(tài)的方法已經(jīng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足計(jì)算要求。對(duì)于大型船舶波浪載荷的預(yù)報(bào)則出現(xiàn)了基于水彈性理論的計(jì)算方法,在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估中則越來(lái)越多的采用動(dòng)力分析方法。然而目前其發(fā)展的還不夠完善,對(duì)于基于水彈性理論的波浪載荷預(yù)報(bào)方法,目前計(jì)算精度較高的分為三維線(xiàn)性頻域和三維非線(xiàn)性時(shí)域預(yù)報(bào)方法,然而在這兩種方法各有優(yōu)劣及其差異性。對(duì)于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度評(píng)估則首先需要計(jì)算得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力應(yīng)變響應(yīng),對(duì)于超大型船舶來(lái)說(shuō)由結(jié)構(gòu)的彈性效應(yīng)引起的響應(yīng)量級(jí)可與波頻結(jié)果相當(dāng)。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)彈振載荷作用下的船體結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)研究很少,而對(duì)于超大型船舶來(lái)說(shuō)有必要對(duì)全船結(jié)構(gòu)的彈振響應(yīng)計(jì)算方法進(jìn)行研究。本文具體研究?jī)?nèi)容如下:(1)基于對(duì)船舶波浪載荷頻域和時(shí)域水彈性計(jì)算方法的研究,本文利用兩種不同計(jì)算方法分別對(duì)四條樣本船進(jìn)行波浪載荷計(jì)算,將時(shí)域和頻域的垂向彎矩與運(yùn)動(dòng)結(jié)果分別進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)兩種計(jì)算方法的差異性進(jìn)行研究。(2)根據(jù)本文提出的船舶結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析方法,首先對(duì)結(jié)構(gòu)外載荷和變形條件進(jìn)行求解。本文分別基于船舶波浪載荷頻域和時(shí)域水彈性理論對(duì)船體結(jié)構(gòu)彈性變... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：122 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算流程

遍采用的是準(zhǔn)靜態(tài)方法，其假定結(jié)構(gòu)的響應(yīng)是靜態(tài)線(xiàn)性的，其流程如圖1.1所示。而結(jié)構(gòu)的動(dòng)力承載能力和靜力承載能力有著明顯不同，因此，要想合理準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)超大型集裝箱船的船體結(jié)構(gòu)的安全性能，對(duì)于彈振和顫振的影響必須要采用動(dòng)力分析方法。首先需要對(duì)結(jié)構(gòu)的干模態(tài)進(jìn)行分析，根據(jù)規(guī)范可知一般取前10階振動(dòng)模態(tài)即可滿(mǎn)足工程計(jì)算精度要求，通過(guò)模態(tài)振形將結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)換成水動(dòng)力模型，通過(guò)對(duì)水動(dòng)力的求解建立起波激振動(dòng)方程并進(jìn)行求解，得到對(duì)應(yīng)模態(tài)的主坐標(biāo)，最后通過(guò)模態(tài)疊加方法求得船體的剖面載荷、運(yùn)動(dòng)等[7-8]，其流程如圖1.2所示。通過(guò)有限元軟件可以計(jì)算船舶結(jié)構(gòu)在激勵(lì)力作用下的響應(yīng)，包括應(yīng)力、變形、速度、加速度等指標(biāo)。圖1.1準(zhǔn)靜態(tài)計(jì)算流程圖1.2動(dòng)力響應(yīng)計(jì)算流程1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1三維線(xiàn)性頻域和三維非線(xiàn)性時(shí)域水彈性理論研究船舶波浪載荷水彈性理論根據(jù)求解方法的不同，可以劃分為二維水彈性理論、三維水彈性理論，其中根據(jù)計(jì)算條件又分為線(xiàn)性頻域和非線(xiàn)性時(shí)域[9]。由于二維水彈性方法具有很大的局限性，使得其只適用于細(xì)長(zhǎng)型船。目前廣泛采用的是三維線(xiàn)性頻域水彈性計(jì)算方法，該方法計(jì)算簡(jiǎn)單，計(jì)算效率高，適用范圍廣泛。在2009年的舉行的世界水彈性專(zhuān)門(mén)會(huì)議中，Temarel提出水彈性最近和當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)是考慮非線(xiàn)性和粘性流動(dòng)

第1章緒論5速提升以及在某些工程問(wèn)題中需要使用動(dòng)力分析方法具有不可替代的位置，使得動(dòng)力學(xué)分析方法得到了快速發(fā)展。目前對(duì)于波浪載荷作用下的全船結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析方法的研究主要集中在國(guó)外船級(jí)社，國(guó)內(nèi)更著重于研究沖擊載荷或激振力作用下船體結(jié)構(gòu)的局部動(dòng)力響應(yīng)。MalenicaS等人[25]給出了水動(dòng)力載荷作用下船體的結(jié)構(gòu)響應(yīng)計(jì)算方法，其將水動(dòng)力載荷從水動(dòng)力模型向結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)移時(shí)，采用了重新計(jì)算來(lái)替代傳統(tǒng)的插值方法，并且將水動(dòng)壓力組成成分分開(kāi)向結(jié)構(gòu)模型轉(zhuǎn)移，既避免了插值方法存在的困難，也避免了船體結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)方程不平衡的影響。其基于此方法結(jié)合有限元軟件開(kāi)發(fā)了一款從計(jì)算船舶水動(dòng)力到輸出結(jié)構(gòu)響應(yīng)的軟件，具體計(jì)算流程如下圖1.3所示。圖1.3水動(dòng)力載荷作用下船體響應(yīng)計(jì)算流程其中：AMG—水動(dòng)力網(wǎng)格生成；HYDROSTAR—流體動(dòng)力學(xué)求解；NASTRAN—三維有限元結(jié)構(gòu)響應(yīng)求解；LISA—根據(jù)水動(dòng)力網(wǎng)格選取的結(jié)構(gòu)點(diǎn)；MARGE—求解運(yùn)動(dòng)方程及定義加載工況；<>-H.MSH—水動(dòng)力網(wǎng)格信息；<>-S.MSH—有限元結(jié)構(gòu)網(wǎng)格信息；<>.PPI—處理后的結(jié)構(gòu)點(diǎn)文件；<>.PRS—每個(gè)結(jié)構(gòu)點(diǎn)的不同壓力分量的文件；<>.LOA—最終結(jié)構(gòu)加載的文件；<>.HSI—HYDROSTAR的輸入文件；<>.RFO—反作用力文件；

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]船舶總體振動(dòng)的附加水質(zhì)量算法研究[D]. 何歡.大連理工大學(xué) 2014
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[3]13300TEU超大型集裝箱船設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析技術(shù)研究[D]. 錢(qián)欣玉.上海交通大學(xué) 2013
[4]自升式海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析[D]. 陸浩華.武漢理工大學(xué) 2005



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