基于CSR的船体结构强度分析和焊趾处疲劳强度分析

摘要

本文以一艘船舶结构典型的双壳成品油轮为例，应用双壳油轮共同规范(CSR)，采用有限元方法，对该油轮中部货油舱的三舱段进行了强度计算。在结构的强度分析中，本文分析了由七种装载况和六种动载荷工况组合而得的十六种加载情况，提供了详细的有限元分析结果。同时，选取典型工况和载况，对船体结构典型节点处进行细网格分析，并分析了有限元计算结果。 本文对一边舱斜板处结构焊趾区域内的单元应用两种网格密度，建立有限元模型来分析焊趾处的热点应力，进行疲劳强度的评估。通过对该焊趾区域的有限元分析，本文最终提供了一种较佳的网格划分形式计算焊趾处的热点应力，从而提高应用热点应力法对疲劳寿命进行评估的精度。 本论文通过对一艘结构典型的双壳油船的强度分析，系统地研究了采用共同规范 (CSR) 对油船结构的强度进行有限元分析的方法，对采用共同规范对双壳油船进行船体强度分析具有一定的指导意义；对焊趾区域内采用两种密度划分网格，进行疲劳强度的有限元计算，计算结果具有比较价值；同时，对该船有详尽的屈服强度和疲劳强度的结果分析，对相关的船体结构分析具有一定的参考价值和指导意义。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题背景

1.2结构强度有限元分析原理及方法

1.2.1有限元法的发展

1.2.2有限元法在船舶与海洋结构分析中的应用

1.2.3有限元法的基本原理

1.2.4有限元法求解过程与方法

1.3论文研究的目的和意义

1.4论文主要内容和研究方法

第2章用于有限元分析的加载模型

2.1概述

2.2有限元分析模型

2.2.1模型范围的确定

2.2.2材料特性

2.2.3有限元模型基本要求

2.2.4单元特性

2.2.5网格划分要求

2.2.6有限元分析模型

2.3用于有限元分析的加载模型

2.4通用有限元分析软件ANSYS简介

2.4.1建模方法

2.4.2单位和坐标系统

2.4.3梁单元的截面形式

2.4.4网格划分

2.5本章小结

第3章载荷和边界条件

3.1计算工况

3.1.1概述

3.1.2许用静水弯矩和剪力

3.2有限元强度分析基本过程

3.3载荷的计算

3.3.1概述

3.3.2局部静载荷的计算

3.3.3动载荷的计算

3.3.4静水弯矩的校验

3.4弯矩和剪力的调整

3.4.1概述

3.4.2目标值的计算

3.4.3垂向剪切力调整

3.4.4垂向和水平弯矩的调整

3.5边界条件

3.5.1确定边界条件

3.5.2构件弹簧刚度系数计算

3.6本章小结

第4章强度计算结果及细网格分析

4.1有限元法强度结果分析

4.1.1概述

4.1.2强度评估应力衡准

4.1.3结构强度应力结果及分析

4.2局部细化网格结构强度分析

4.2.1细化网格位置的确定

4.2.2网格细化要求

4.2.3 工况、载荷及边界条件

4.2.4局部细网格强度计算结果及分析

4.3本章小结

第5章边舱折角处的疲劳强度分析

5.1概述

5.1.1热点位置

5.1.2建模基本要求

5.1.3有限元分析工况

5.1.4边界条件

5.2载荷计算

5.2.1概述

5.2.2波浪动压力

5.2.3液舱内部动压力

5.3热点应力范围的计算

5.3.1概述

5.3.2有限元分析得到的热点应力

5.3.3应力范围分量的弯矩修正

5.3.4结构响应应力范围

5.3.5总应力范围

5.3.6总应力范围的静载荷修正

5.4疲劳损伤的计算

5.4.1 S-N曲线的选择

5.4.2累积损伤的计算

5.5结果分析

5.6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录