【多用途船结构强度设计开题报告文献综述4500字】

PAGE12题目名称：多用途船结构强度设计学生姓名专业学号一、选题的目的和意义为了方便的运载多种类型货物，大多数多用途船在设计时会设置两层甲板。甚至有些多用途船会设置多层甲板或活动甲板，这一般是为了装运汽车和不宜重压货物的需求而设计的。多用途船大多数是尾机型，需要将机舱适当前移的设计很少，一般出现机舱布置在船尾有困难的情况下。为了提高甲板装运集装箱或甲板货的能力，多用途货船需要更大的稳定性，因而比起普通散货船，多用途货船一般拥有更大的型宽。在确定多用途货船的型深时，主要考虑的要求是仓容，其仓容要满足所装运货物的需求，因为多用途货船大多数有装运集装箱的要求，故而首先要考虑装运集装箱的层数，然后还要考虑集装箱的高度、层数以及必要的间隙及舱口围板高度等等数据，最终通过计算来确定型深。舷边舱是多用途的常见设计，一般作压载舱来使用，通常弦边舱有设置于甲板间、设于大舱内，设于整个舷侧三种设计方式。本文以32000DWT多用途船为研究对象，以母型船的船体结构设计为基础，充分考虑到多用途船自身的难度特点，对此多用途船进行船体结构设计。几年来，随着改革开放的深入，我国经济日益发展，多用途船的需求日益增加，原有的相当一部分多用途船已满足不了当前货运市场需要。正因为船舶结构设计对船舶的安全有着重要意义，而且多用途船在海上的作业工况比较恶劣，对多用途船的结构设计就显得十分必要。二、国内外研究综述时至今日，广泛多用性已经成为了未来多用途船的主要发展方向，其可以分为四大种类：第一种是用于运输集装箱的多用途船，；第二种是主要运输重件和长件的多用途船；第三种是集装箱和重货兼备的多用途船舶；第四种类型是泛多用途船，运输集装箱、重型货物和滚装货物。以上划分是以多用途船对货物的载运能力来进行的。为了方便的运载多种类型货物，大多数多用途船在设计时会设置两层甲板。甚至有些多用途船会设置多层甲板或活动甲板，这一般是为了装运汽车和不宜重压货物的需求而设计的。多用途船大多数是尾机型，需要将机舱适当前移的设计很少，一般出现机舱布置在船尾有困难的情况下。为了提高甲板装运集装箱或甲板货的能力，多用途货船需要更大的稳定性，因而比起普通散货船，多用途货船一般拥有更大的型宽。在确定多用途货船的型深时，主要考虑的要求是仓容，其仓容要满足所装运货物的需求，因为多用途货船大多数有装运集装箱的要求，故而首先要考虑装运集装箱的层数，然后还要考虑集装箱的高度、层数以及必要的间隙及舱口围板高度等等数据，最终通过计算来确定型深。舷边舱是多用途的常见设计，一般作压载舱来使用，通常弦边舱有设置于甲板间、设于大舱内，设于整个舷侧三种设计方式。对于船体结构强度的研究，国内目前的公开资料不多。目前对于一般货船的结构强度研究内容十分丰富，覆盖了船体局部结构到整船结构，尤其是全船有限元结构强度分析，各种货船类型，国内外学者，都有一定的研究。郑雷等对超大型全冷式液化气船（VLGC）全船结构进行全船有限元分析，对VLGC全船的有限元分析方法、流程进行了研究，并对一些技术关键点进行了讨论。赵欣等运用直接计算方法对某超大型集装箱船进行有限元分析以及应力集中区域的细网格分析。为同类型船舶的研发和设计提供了有效支撑。杨跃富对超规范散货船船体结构的总纵强度进行了有限元分析。利用SESAM软件导出设计波，通过MSC.PATRAN建立全船结构有限元模型并施加设计波载荷、货物载荷等对船体结构总纵弯曲强度进行了评估，对“超规范船舶”船体结构设计及优化具有重要指导意义。对于邮轮的船体结构，中国船级社的陆春晖等对邮轮船体的总纵强度展开了研究，其在实船验证的基础上，重点研究邮轮船体的总纵应力分布、上层建筑有效度和总纵强度评估方法，并且指导了规范的使用，明确了邮轮船体结构与其他船型的关键区别，指出了邮轮船体结构总纵强度分析的重点。对于上层建筑对总纵强度的贡献程度，朱波在其硕士论文里，做了较详细的研究。罗小林等对大型豪华邮轮结构设计的难点及对策展开研究分析，表明了，大型豪华邮轮结构设计的关键点，在于提升对特定结构的设计水平，包括对薄板加工过程中焊接变形的控制；对局部振动和噪声的预防；对结构细节的处理及设施、设备的协调等等。张卫、葛珅玮等对中小邮轮下水中所采用的拉移上驳方式进行了船底结构强度分析，提供了一种有效的计算思路和方法，并且通过实验进行了验证，为类似船舶的拉移上驳下水强度计算，提供了一种有力的参考。此外，在豪华邮轮改造工程中的局部直接强度计算中，王领等开展了一定的研究工作，依据BV船级社规范，对某邮轮的局部结构进行了有限元强度计算。以上，是目前国内邮轮结构强度领域现有的公开资料，相对来说，无论是深度还是广度上面，都不深入。对于本文研究的邮轮玻璃幕墙领域，现有的研究资料非常稀少。因此，对于这一领域的研究，虽然这项研究存在着巨大的挑战和困难，但是仍具有十分重要的意义。船体总强度的研究是对于整船结构设计的校核,其研究历史较长。传统的船体总强度计算方法是将船体视为一根船体梁，将其置于静水或波浪上进行分析计算，该方法计算精度较差。随着计算机技术的发展和对船舶结构强度分析准度要求的提高，船舶结构强度直接计算的方法在船体结构计算分析中广泛应用，其计算更加准确而且能得到整船结构的应力应变结果，国内外学者对于全船有限元分析方法均做了深入的研究。K.Iijima等针对集装箱大舱口结构特点对其扭转强度进行了研究。在波浪的复杂扭转力矩作用下，集装箱船舱口会发生较大变形，为了得到集装箱船的扭转特性，采用三维汇源理论对某集装船波浪载荷进行计算，并对全船进行有限元分析。通过多组船模实验，得到多艘集装箱船模型在指定波浪条件下的扭转力矩值，其结果与计算值相等，最后讨论了船体梁总应力的应力分量的合理组合方式。对集装箱船型扭转强度的计算分析有一定借鉴意义顾永宁等针对某5万吨级的大开口船，应用三维势流计算软件SESAM程序系统对波浪载荷进行长期预报，根据计算结果确定出多组设计波参数，完成了大开口船全船结构弯扭强度的有限元计算。并根据全船应力分布情况，对于应力值较高的舱口角区域建立精细化网格，并将局部精细模型嵌入整船模型中，相比传统方法-单独建局部模型，该方法有效减小了两次建模和边界数据传递的误差。周清华基于SESAM软件系统对单舱大开口重吊船的全船结构强度进行研究。由于重吊船甲板大开口的结构特点和货物装载不对称等因素的影响，船体扭转变形和翘曲应力值十分突出。计算船体在航行状态、吊装状态下的波浪载荷进行长期预报，确定出设计波参数，进而计算在各个等效波下全船结构的变形和应力分布，对于研究重吊船等大开口船及装载不对称的船型的船体结构强度分析具有一定的借鉴意义。姚震球等以某86m海上风机吊装作业船为研究对象，基于MSC.PATRAN软件对目标船在运输、安装等工况下的全船结构强度进行计算，得到了全船结构的应力变形结果，实现了为海上风机吊装作业船的结构强度分析及船体结构优化，同时可以为该船型的设计开发提出合理建议。石强等对某3000m深水钻井船进行全船强度分析，采用等效设计波法，基于三维势流理论对深水钻井船进行水动力分析，计算不同主要载荷参数的传递函数，根据相应的海浪谱进行长期预报，确定设计波参数进而对全船进行有限元分析。该方法对于有月池结构船型的结构强度计算具有借鉴意义。罗秋明对于超大型矿砂船全船有限元分析流程进行了研究，以某45万吨级的超大矿砂船为例，在计算全船结构强度的基础上，对于全船结构模型、质量模型的建模方法和波浪载荷计算进行了讨论，同时对于内部矿砂装载的模拟进行了改进，借鉴挡土墙上土压力计算模型，应用水平层分析法，对矿砂对货舱壁的压力进行分析，其计算结果与实船测量值更加吻合。该方法为超大型矿砂船内部矿砂载荷的计算提供参考。目前，对于新型船舶或主尺度较大的船型，采用全船结构强度直接计算的方法可以比较准确地对船体结构强度进行校核，对于船体波浪载荷的计算，一般采用水动力软件计算主要载荷参数的传递函数，根据相应的海浪谱进行波浪载荷的长期预报，导出设计波参数组，将此等效设计波作用到目标船上，完成全船结构强度有限元的计算。该方法可以比较准确地得到船体结构的应力分布和变形情况。三、研究内容、预计创新点和难点本文是依据《国内航行海船建造规范（2018）》和相关母型船资料进行的32000DWT多用途货船构造规定设计，该船是行驶于中国内陆濒海区及主要港口一种多功能船体，主要材料为钢结构，组成部件特点为单甲板，单桨，单舵，尾机型，球尾和球鼻首线型，并基于柴油发动机驱动螺旋桨进行推进，七层甲板室分别位与船首和上甲板以上的尾部；货舱区域为纵骨架式双壳结构，有双层底，有顶边和底边，船首、上甲板和双层底可以作为压载舱；首尾及机舱区域为双底、单舷、横骨架式。本文对于船体主要构件进行了总纵强度的计算和校核，还包含了基本结构图，典型的横断面图、船体主要构件计算书以及总纵强度校核计算书。四、研究思路与研究方法本船建造材质为钢质，单甲板，轮机舱尾置，拥有单个螺旋桨和单个方向舵，是一艘由柴油机驱动螺旋桨推进的多用途船，船的艏艉具有球尾和球鼻首，在国内近海航区及我国沿海各主要港口进行航行作业。本船具有包括首楼、上甲板以及尾部在内的七层甲板舱；货舱舱室区设计为双层底，并有上下两个侧边舱，为纵骨架式双壳结构，同时边舱、底仓起到压载水舱的作用；首尾及机舱区域仍为双底，但弦侧骨架结构改为单舷、横骨架式。本船在进行构造设计时，百分之百依照CCS《国内航行海船建造规范》（2012）及第2,7章在2013年发布的后续修改通报的规范，在本设计中的一部分构件的大小缩小10%（沿海航区）。除了有额外标注的，本船构件使用的钢材料均为CCS“A”级钢。五、主要参考文献[1]蔡敬伟.极具经济性与发展前景的船型——多用途船[J].船舶物资与市场,2008(05):29-31.[2]胡关德.多用途船船型及设计简介[C]..2011年中国造船工程学会优秀论文集.:中国造船工程学会,2012:227-235.[3]任淑霞,关宝新.28000t多用途船结构设计要点分析[J].船海工程,2015,44(01):11-14.[4]尹晨夕.超大开口重吊型多用途船结构强度分析与研究[D].上海交通大学,2013.[5]白莱.特种多用途船市场展望[J].中国远洋航务,2010(04):69.[6]辛吉诚.多用途船：未来直线运输主力[N].中国水运报,2016(10)-26[7]钱振亮.4700吨级多用途货船结构设计与工艺探析[J].造船技术,1997(01):20-24+16.[8]周妍,王伟彬,张卓.28000DWT重吊多用途船总体设计[J].船舶设计通讯,2017(02):18-23.[9]华康.27000DWT多用途船结构有限元分析[J].船舶设计通讯,2011(S1):34-37.[10]顾斌斌,詹明珠.多用途重吊船结构设计特点[J].船舶设计通讯,2015(S2):45-49.[11]Y.Garbatov,LingZhu,C.GuedesSoaresetal.Numericalassessmentofthestructuralcrashworthinessofcorrodedshiphullsinstranding［J］.OceanEgineering,2018,170:P276-P285.[12]何瑞峰.基于遗传粒子群算法的长江水系多用途船中剖面结构优化研究[D].重庆交通大学,2018.[13]张润宏,朱良生.多用途货船横向强度有限元分析[J].科学技术与工程,2010,10(28):6930-6934.[14]胡劲涛,王刚毅,郭亨翔.30000吨多用途船系列开发[J].船舶设计通讯,2003(Z2):8-14.[15]薛安国.多用途船的主尺度和船型系数[J].船舶工程,1980(05):41+40.[16]MEPC.1/Circ.681,InterimGuidelinesontheMethodofCalculationoftheEnergyEf