船舶水彈性非線性載荷及結構響應研究.pdf

1、 國內圖書分類號： U661.1 學校代碼： 10213 國際圖書分類號：629.5 密級：公開 工學碩 學碩士學位論文 士學位論文 船舶水彈性非線性載荷及結構響應研究 碩 士 研 究 生 ： 汪延凱 導 師 ： 桂洪斌、陳占陽 申 請 學 位 ： 工學碩士 學 科 ： 船

2、舶與海洋工程 所 在 單 位 ： 船舶與海洋工程學院 答 辯 日 期 ： 2017 年 6 月 授予學位單位 ： 哈爾濱工業(yè)大學 哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文 - I - 摘 要 隨著海上運輸產業(yè)的快速發(fā)展和商船建造速度的提升，大型船舶愈加受到人們的歡迎，船舶尺度的增加使得船體結構–流體之間的耦合作用愈加明顯，傳統(tǒng)的將船體當成剛性結構來進行分析的方式已經無法滿足當今的計算需求了，而今波浪誘導的大型船舶水彈性響

3、應成為一個重要的研究課題。船舶作為一種龐大且復雜的海上交通工具，一旦出現結構破壞問題，極可能會造成物資的損失以及人員的傷亡。因此對于船體結構的強度計算一定要安全可靠，以消除船體結構出現破壞和失效現象的安全隱患。本文即是基于水彈性理論進行非線性載荷及結構響應方面研究，以期使對船體結構強度的評估更加可靠。 首先，本文在線性水彈性理論計算的基礎上增加了物面非線性與砰擊效應非線性因素，并基于此編寫了非線性水彈性載荷的計算程序，通過與試驗結果的比

4、較驗證了程序的準確性。利用該程序討論了物面非線性及砰擊效應等非線性因素對載荷結果的影響，而后又深入地分析了航速對砰擊效應的影響。 其次， 以某條 10 萬噸級散貨船為研究對象， 借用 COMPASS-WALCS-BASI軟件對其進行設計波的預報分析， 確定波浪的浪向角、 頻率， 以及波幅等參數，為后續(xù)波浪載荷的計算提供波浪信息，同時利用波浪譜分析方法找出船體的危險剖面，方便后續(xù)對該危險剖面的針對性分析。 再次，將準靜態(tài)分析方法運用到非線

5、性水彈性載荷的響應分析中，求得船體彎曲應力結果。 運用有限元分析軟件 MSC/PATRAN 建立散貨船有限元模型，對船舶水彈性力學的準靜態(tài)響應問題進行了數值模擬計算，結果包含了考慮和不考慮砰擊效應的彎曲應力，并將危險剖面處的網格應力與經典梁理論的結果進行比較，根據比較結果對該方法的可行性進行分析。 最后，運用有限元分析軟件 MSC/PATRAN 對船舶水彈性力學的動態(tài)響應問題進行了數值模擬計算。將動態(tài)分析方法運用到非線性水彈性載荷的響應