摘 要

結(jié)構(gòu)屈曲是船舶結(jié)構(gòu)的一種常見(jiàn)的失效模式，也是船舶設(shè)計(jì)領(lǐng)域尤為關(guān)注的問(wèn)題。根據(jù)易發(fā)生屈曲構(gòu)件的特點(diǎn)，制定合理可行又不失經(jīng)濟(jì)性的方案，進(jìn)而優(yōu)化船型是船舶工作者們探索的方向，也是本文研究的主要內(nèi)容，具體如下：
1）本文首先對(duì)板屈曲的基本理論作了介紹，包括屈曲分析的方法及屈曲特點(diǎn)。
2） 對(duì)于雙殼油船屈曲分析的基本假設(shè)和高級(jí)屈曲分析方法中的各種影響因素及其理論依據(jù)進(jìn)行了探討。
3）按照油船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求，對(duì)具有兩道縱艙壁的31.9萬(wàn)噸VLCC和具有中縱艙壁的10.5萬(wàn)噸Aframax雙殼油船進(jìn)行規(guī)范計(jì)算，然后，結(jié)合計(jì)算結(jié)果分別對(duì)兩船艙段進(jìn)行有限元分析，并根據(jù)各個(gè)工況求解結(jié)果進(jìn)行分析評(píng)估，提出了針對(duì)不同結(jié)構(gòu)不同屈曲類型船體板的加強(qiáng)方案，最后使目標(biāo)船均得到了優(yōu)化，對(duì)此類船舶設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。
4）編寫(xiě)了用于屈曲強(qiáng)度評(píng)估的VB程序，并將使用此程序所做屈曲評(píng)估與SDA屈曲評(píng)估結(jié)果進(jìn)行了比較，表明了本程序的實(shí)用性。通過(guò)對(duì)一艘雙殼LPG運(yùn)輸船的有限元分析，將此程序在實(shí)際工程中進(jìn)行了應(yīng)用，本程序有助于對(duì)船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行快速有效地預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞 雙殼油船；屈曲；有限元；結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

Abstract

Buckling is one kind of common failure modes of ship structures and is also more concerned in the field of ship design. According to the characteristics of components prone to buckling, developing reasonable and workable solution while without losing the economy, and optimizing the hull of the ship is the main direction of exploration for ship researcher, which is also the main content of this paper, details are as follows:
1) Firstly, the paper introduced the basic theory of plate buckling, including the methods of buckling analysis and buckling characteristics.
2) Researched the basic assumptions of double-hull tankers for buckling analysis and advanced buckling analysis as well as the theoretical basis of various factors.
3) Rule calculations were done of two double-hull oil tankers according to the requirements of CSR, one is 319,000 tons VLCC with two longitudinal bulkheads; another one is 105,000 tons Aframax with one longitudinal bulkhead, finite element analysis and assessments were carried out based on the results of rule calculation. Different strengthening methods for buckling deficiency were made against different load cases, different positions and different characteristics, target vessels were finally optimized. The methods possess certain significance for design and development of such ships.
4) Compiled a VB program for buckling strength assessment, buckling eva luation results of VB program and SDA results of this procedure were compared to prove the usefulness of this program. Through finite element analysis of a LPG carrier with double hull, this program is carried out in practical application. This program can help provide quickly and efficiently forecast to the hull structure strength.

Keywords double-hull oil tanker; buckling; FEM; structural strength


目 錄

摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒論 1
1.1 課題背景及研究意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)、外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 2
1.2.1 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 發(fā)展趨勢(shì) 5
1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容 6
第2章 板屈曲強(qiáng)度理論研究 7
2.1 引言 7
2.2 板屈曲問(wèn)題的分類及影響因素 7
2.2.1 板屈曲問(wèn)題分類 7
2.2.2 板屈曲影響因素 7
2.3 板的屈曲分析方法 8
2.3.1 板穩(wěn)定性的靜力平衡法 8
2.3.2 板穩(wěn)定性的能量變分法 9
2.3.3 屈曲強(qiáng)度規(guī)范計(jì)算方法 12
2.4 板屈曲的特點(diǎn) 15
2.5 板屈曲撓度理論 16
2.6 板的后屈曲性能 18
2.7 本章小結(jié) 19
第3章 雙殼油船結(jié)構(gòu)屈曲理論 20
3.1 引言 20
3.2 雙殼油船屈曲分析方法 20
3.3 雙殼油船屈曲分析的基本假設(shè) 20
3.3.1 幾何和材料屬性 20
3.3.2 邊界條件 21
3.3.3 載荷 21
3.4 船體加筋板的屈曲失效模式 22
3.4.1 加強(qiáng)筋腹板的局部屈曲 24
3.4.2 梁柱屈曲 25
3.4.3 加強(qiáng)筋側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲 25
3.5 高級(jí)屈曲分析方法的影響因素 26
3.5.1 幾何非線性 26
3.5.2 材料非彈性 27
3.5.3 初始缺陷的影響 27
3.5.4 邊界條件 29
3.5.5 組合載荷的作用 29
3.5.6 屈曲模式和結(jié)構(gòu)之間的相互作用 30
3.5.7 高級(jí)屈曲方法計(jì)算衡準(zhǔn) 30
3.6 本章小結(jié) 31
第4章 31.9萬(wàn)噸和10.5萬(wàn)噸雙殼油船有限元屈曲強(qiáng)度分析 32
4.1 引言 32
4.2 實(shí)船基本參數(shù) 32
4.3 結(jié)構(gòu)有限元模型的建立 33
4.3.1單元類型 33
4.3.2模型范圍 34
4.3.3模型坐標(biāo)系 39
4.3.4材料參數(shù) 39
4.3.5單元屬性 39
4.4 邊界條件 40
4.5 計(jì)算工況 42
4.6 剪力彎矩修正 47
4.7 屈服強(qiáng)度計(jì)算 47
4.7.1 屈服強(qiáng)度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn) 47
4.7.2 屈服強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果與分析 48
4.8 屈曲強(qiáng)度評(píng)估與分析 56
4.8.1 屈曲強(qiáng)度評(píng)估標(biāo)準(zhǔn) 56
4.8.2 SDA屈曲強(qiáng)度評(píng)估 56
4.8.3 VB程序屈曲強(qiáng)度評(píng)估 67
4.8.4 VLCC與Aframax屈曲強(qiáng)度分析 68
4.8.5 船體結(jié)構(gòu)優(yōu)化 70
4.9 本章小結(jié) 72
第5章 雙殼LPG運(yùn)輸船有限元屈曲強(qiáng)度分析 73
5.1 引言 73
5.2 實(shí)船基本參數(shù) 73
5.3 有限元模型 74
5.3.1 船體結(jié)構(gòu)建模 74
5.3.2 鞍部支撐結(jié)構(gòu) 74
5.3.3 墊塊彈性模量計(jì)算 75
5.4 材料特性 76
5.5 邊界條件 76
5.6 設(shè)計(jì)載荷 77
5.6.1 液罐內(nèi)部載荷 77
5.6.2 外部海水載荷 77
5.6.3 局部剪力修正 77
5.7 設(shè)計(jì)工況 78
5.8 計(jì)算結(jié)果與分析 79
5.8.1 評(píng)估衡準(zhǔn) 79
5.8.2 屈服強(qiáng)度計(jì)算與結(jié)果分析 80
5.8.3 屈曲強(qiáng)度評(píng)估與分析 84
5.9 本章小結(jié) 85
第6章 總結(jié)與展望 86
6.1 總..