發(fā)布時間：2020-11-22 00:35

　　 積木方舟是一種新型多功能船舶,也是我國建造的第一艘造價較低、可拆解、便攜、用途廣泛的全新船型。該船由尖頭浮體,浮體,連接體,L型甲板,Z型甲板,U型甲板、擋板、護板和蓋板等拼裝而成。積木方舟是一種類似于雙體船的全新船型,相對于其他船舶和水上產(chǎn)品積木方舟都具有其獨特的優(yōu)勢和價值。與充氣船比較,積木方舟安全性能更高,強度和剛度更高;與金屬船和木質(zhì)船比較,更輕便、更耐腐蝕、便于轉(zhuǎn)移水域使用且柔韌性更好。長度可通過拼裝節(jié)數(shù)自由改變,靈活性高,可以作為浮橋。方舟的結(jié)構(gòu)和設計工況下的外部載荷都比較復雜,所以目前關(guān)于積木方舟結(jié)構(gòu)強度的直接計算尚無先例。使用基于有限元理論的直接計算法,在有限元模型進行合理建立的基礎上,可以有效而快速地求出整船的應力狀態(tài)。因此基于有限元理論而產(chǎn)生的船舶強計算方法,改善了校核船體強度僅使用傳統(tǒng)的梁理論的方法。本文對積木方舟的有限元計算,是在以上前提下進行。主要內(nèi)容如下:(1)本文首先從雙體船發(fā)展入手,探究了雙體船的研究現(xiàn)狀,對雙體船船型的結(jié)構(gòu)特點和其總體性能進行了詳細分析。對本文運用的有限元仿真軟件進行了說明,闡述了有限元法在船舶結(jié)構(gòu)強度計算中的應用。(2)通過實驗總結(jié),分析比較后確定了方舟的材料。根據(jù)初始簡化模型確定了積木方舟各個組件的尺寸與結(jié)構(gòu),并用Solidworks軟件設計繪制了船體各組件的三維模型、部分組件裝配體和總裝配體。(3)對方舟進行受力分析、網(wǎng)格劃分、載荷和約束施加,運用有限元軟件先進行了積木方舟靜載荷下部分組件結(jié)構(gòu)強度的有限元分析,計算結(jié)果對照強度標準,對不滿足強度標準的組件和結(jié)構(gòu)進行不斷改進,最終滿足了強度要求。(4)最后對積木方舟在中拱、中垂、迎浪等六種不同工況條件下,用ANSYS軟件進行了整船體的有限元強度計算。包括積木方舟在六種工況下的工況分析,外載荷分析及載荷公式推導和計算,求解模型的簡化,整船模型的網(wǎng)格化分與網(wǎng)格優(yōu)化,約束和載荷的施加等。求解出船體結(jié)構(gòu)的變形和應力,并與相應的強度標準進行比較對船體強度做出判斷,對不滿足強度標準的組件和結(jié)構(gòu)進行改進。經(jīng)過計算和改進,最終使積木方舟的結(jié)構(gòu)在設計工況下滿足強度條件,為今后積木方舟進一步的結(jié)構(gòu)設計提供了參考。
【學位單位】：青島科技大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：U661.43
【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 本課題的選題背景
    1.2 雙體船發(fā)展與國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 船舶發(fā)展現(xiàn)狀分析
        1.2.2 國內(nèi)外的民用船舶發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 雙體船的發(fā)展
        1.2.4 研究現(xiàn)狀
    1.3 積木方舟相對于其他船舶的優(yōu)勢
    1.4 本課題的內(nèi)容和目的
        1.4.1 研究的主要內(nèi)容
        1.4.2 選題目的
2 有限元法及其在船舶強度計算方面的應用
    2.1 有限元法
        2.1.1 有限元法的由來與發(fā)展
        2.1.2 有限元法原理
    2.2 直接計算法的基本方程
        2.2.1 基本方程的矩陣形式
        2.2.2 平面應力問題及其基本方程式
    2.3 有限元的解題方法
    2.4 有限元法在船體結(jié)構(gòu)設計中的應用
    2.5 ANSYS
3 積木方舟的三維模型和材料
    3.1 方舟可行性實驗
        3.1.1 初始簡化模型
        3.1.2 方舟實體模型實驗
    3.2 積木方舟的材料
    3.3 方舟結(jié)構(gòu)和三維模型
    3.4 掛槳機
    3.5 本章小節(jié)
4 積木方舟組件的結(jié)構(gòu)靜力學分析
    4.1 積木方舟求解組件
    4.2 前處理階段
    4.3 求解、后處理和模型改進
    4.4 本章小結(jié)
5 不同工況下積木方舟整體強度分析
    5.1 積木方舟的外載荷計算
        5.1.1 外載荷分析
        5.1.2 船體總強度的外載荷計算
    5.2 工況分析、網(wǎng)格劃分及約束和載荷施加
        5.2.1 總強度計算分析工況
        5.2.2 整船網(wǎng)格劃分與優(yōu)化
        5.2.3 有限元模型的邊界條件
        5.2.4 整船模型的加載
    5.3 整船總強度有限元分析
    5.4 本章小節(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻
致謝
攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文

【參考文獻】

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本文編號：2893840