摘 要

結(jié)構(gòu)屈曲是船舶結(jié)構(gòu)的一種常見的失效模式，也是船舶設(shè)計領(lǐng)域尤為關(guān)注的問題。根據(jù)易發(fā)生屈曲構(gòu)件的特點，制定合理可行又不失經(jīng)濟性的方案，進而優(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。
2） 對于雙殼油船屈曲分析的基本假設(shè)和高級屈曲分析方法中的各種影響因素及其理論依據(jù)進行了探討。
3）按照油船共同結(jié)構(gòu)規(guī)范的要求，對具有兩道縱艙壁的31.9萬噸VLCC和具有中縱艙壁的10.5萬噸Aframax雙殼油船進行規(guī)范計算，然后，結(jié)合計算結(jié)果分別對兩船艙段進行有限元分析，并根據(jù)各個工況求解結(jié)果進行分析評估，提出了針對不同結(jié)構(gòu)不同屈曲類型船體板的加強方案，最后使目標(biāo)船均得到了優(yōu)化，對此類船舶設(shè)計開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。
4）編寫了用于屈曲強度評估的VB程序，并將使用此程序所做屈曲評估與SDA屈曲評估結(jié)果進行了比較，表明了本程序的實用性。通過對一艘雙殼LPG運輸船的有限元分析，將此程序在實際工程中進行了應(yīng)用，本程序有助于對船體結(jié)構(gòu)強度進行快速有效地預(yù)測。

關(guān)鍵詞 雙殼油船；屈曲；有限元；結(jié)構(gòu)強度

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 國內(nèi)、外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.2 發(fā)展趨勢 5
1.3 本文的主要研究內(nèi)容 6
第2章 板屈曲強度理論研究 7
2.1 引言 7
2.2 板屈曲問題的分類及影響因素 7
2.2.1 板屈曲問題分類 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 屈曲強度規(guī)范計算方法 12
2.4 板屈曲的特點 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 加強筋腹板的局部屈曲 24
3.4.2 梁柱屈曲 25
3.4.3 加強筋側(cè)向扭轉(zhuǎn)屈曲 25
3.5 高級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 高級屈曲方法計算衡準(zhǔn) 30
3.6 本章小結(jié) 31
第4章 31.9萬噸和10.5萬噸雙殼油船有限元屈曲強度分析 32
4.1 引言 32
4.2 實船基本參數(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 計算工況 42
4.6 剪力彎矩修正 47
4.7 屈服強度計算 47
4.7.1 屈服強度評估標(biāo)準(zhǔn) 47
4.7.2 屈服強度計算結(jié)果與分析 48
4.8 屈曲強度評估與分析 56
4.8.1 屈曲強度評估標(biāo)準(zhǔn) 56
4.8.2 SDA屈曲強度評估 56
4.8.3 VB程序屈曲強度評估 67
4.8.4 VLCC與Aframax屈曲強度分析 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運輸船有限元屈曲強度分析 73
5.1 引言 73
5.2 實船基本參數(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 墊塊彈性模量計算 75
5.4 材料特性 76
5.5 邊界條件 76
5.6 設(shè)計載荷 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)計工況 78
5.8 計算結(jié)果與分析 79
5.8.1 評估衡準(zhǔn) 79
5.8.2 屈服強度計算與結(jié)果分析 80
5.8.3 屈曲強度評估與分析 84
5.9 本章小結(jié) 85
第6章 總結(jié)與展望 86
6.1 總..