甲板船的有限元強度校核【畢業(yè)設計】

1、<p>　　本科畢業(yè)論文(設計)</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　[Abstract] 2</p><p><b>　　1.緒論3</b></p><p>　　

2、1.1 論文研究的目的和意義3</p><p>　　1.2關于Nastran3</p><p>　　1.3 國內外研究現(xiàn)狀分析4</p><p>　　1.4 中國船舶工業(yè)發(fā)展近況6</p><p>　　2.甲板運輸船強度計算有限元分析基本理論與方法7</p><p>　　2.1有限元建模的準則7</p

3、><p>　　2.2 邊界條件的處理8</p><p>　　2.3連接條件的處理8</p><p>　　2.4 有限元基本理論與方法8</p><p>　　2.4.1 彈性力學基本方程8</p><p>　　2.4.2 彈性力學基本原理10</p><p>　　3. 142m甲板運輸船有限

4、元強度計算分析12</p><p>　　3.1 船體說明及概述12</p><p>　　3.1.1評估依據(jù)12</p><p>　　3.1.2 圖紙資料12</p><p>　　3.1.3 主尺度12</p><p>　　3.2 有限元模型13</p><p>　　3.2.1 模型范

5、圍及描述13</p><p>　　3.2.2 坐標系14</p><p>　　3.2.3 邊界條件14</p><p>　　3.2.4 材料特性15</p><p>　　3.3 計算工況和載荷15</p><p>　　3.3.1 計算工況15</p><p>　　3.3.2 艙內貨物

6、壓力15</p><p>　　3.3.3 舷外水壓力16</p><p>　　3.4計算結果17</p><p>　　3.4.1許用應力17</p><p>　　3.5 應力與變形19</p><p>　　3.5.1應力云圖19</p><p>　　3.5.2變形云圖37</

7、p><p><b>　　4.總結39</b></p><p><b>　　5.致謝40</b></p><p><b>　　6.參考文獻41</b></p><p>　　甲板船的有限元強度校核</p><p><b>　　摘要</b&g

8、t;</p><p>　　船舶結構的規(guī)范設計基本上以船體梁理論以大量經(jīng)驗公式為基礎，存在一定的弊端和局限性。目前，對船舶結構強度進行直接計算方面的研究，基本上還限于艙段的模型，但是艙段模型的缺點是明顯的。</p><p>　　本論文以一艘142m甲板運輸船為對象，對于全船結構有限元計算方法及其過程中的各種問題進行了研究和探討。該船船體結構具有大跨度、長通艙、大開口等特點。由于這一系列的特殊

9、性，采取規(guī)范的總強度計算方法難以合理地評估船體強度，且采用艙段模型進行直接計算也存在困難。所以有必要對船體結構進行全船的三維有限元計算分析。采用大型有限元計算軟件MSC/Patran、MSC/Nastran，對本船的變形和應力水平進行計算分析，確定船體結構的高應力區(qū)域，對船體結構的強度進行評估。</p><p>　　「關鍵詞」：有限元分析；結構強度；直接計算</p><p>　　Finit

10、e element strength check of the deck ship</p><p>　　[Abstract] On the whole, ship structural design often based on ship beam-theory and large numbers of empirical formulas. There are much limitations and ab

11、uses in it.. At the present time ,the researches on ship structural strength through direct calculation often focus on the model of part-cabin, but it has obvious faults. </p><p>　　This thesis takes a 142m d

12、eck carrier as an example to have a research on the direct calculation of strength to the whole hull structure through FEM and various problems in the process. This ship’s structure has the features such as long span, bi

13、g cabin and large deck-openings. Just because of this, it’s very hard for us to evaluate the ship structural strength, which based on whole strength calculation method. The calculation software MSC.Patran, MSC.Nas

14、tran are adopted to establish the </p><p>　　「keywords」：FEM analysis；hull strength；direct calculation</p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　1.1 論文研究的目的和意義</p><p>　　世

15、界經(jīng)濟和貿易的發(fā)展是促進現(xiàn)代運輸船舶以空前速度向多樣化發(fā)展的主要因素；港口和航道對船舶的限制．以及社會發(fā)展對人命安全和環(huán)境保護提出愈來愈高的要求，均對船舶技術發(fā)展具有不可忽視的重要影響。自70年代中期以來，世界造船業(yè)在經(jīng)歷了10余年持續(xù)簫條之后，隨著航運市場的回升，終于從1988年底起走出谷底。各主要造船國家，經(jīng)過對生產(chǎn)能力的調整，其技術水平達到了新的高度，并在新的基礎上與市場需求相平衡，從而步入良性發(fā)展的軌道。自70年代中期以來，世界

16、造船業(yè)在經(jīng)歷了10余年持續(xù)簫條之后，隨著航運市場的回升，終于從1988年底起走出谷底。各主要造船國家，經(jīng)過對生產(chǎn)能力的調整，其技術水平達到了新的高度，并在新的基礎上與市場需求相平衡，從而步入良性發(fā)展的軌道。有限元法是一種在工程分析中常用的解決復雜問題的近似數(shù)值分析方法，以其在機械結構強度和剛度分析方面具有較高的計算精度而得到普遍應用，特別是在材料應力、應變的線性范圍內更是如此。在船舶設計領域，越來越廣泛地應用于船體結構的強度計算及校核。

17、有限元分析的基本研究方法可以概括為“ 結構離散→單元分析→整體求解”的過程。經(jīng)過近50 年的發(fā)展，有限元法的理論日趨完</p><p>　　1.2關于Nastran</p><p>　　MSC Software公司自1963年開始從事計算機輔助工程領域CAE產(chǎn)品的開發(fā)和研究。</p><p>　　MSC Nastran是MSC Software公司的旗艦產(chǎn)品，經(jīng)過4

18、0余年的發(fā)展，用戶從最初的航空航天領域，逐步發(fā)展到國防、汽車、造船、機械制造、兵器、鐵道、電子、石化、能源材料工程、科研教育等各個領域，成為用戶群最多、應用最為廣泛的有限元分析軟件。作為世界CAE工業(yè)標準及最流行的大型通用結構有限元分析軟件，MSC NASTRAN的分析功能覆蓋了絕大多數(shù)工程應用領域,并為用戶提供了方便的模塊化功能選項,MSC NASTRAN的主要功能模塊有: 基本分析模塊(含靜力、模態(tài)、屈曲、熱應力、流固耦合及數(shù)據(jù)庫管

19、理等)； 動力學分析模塊；熱傳導模塊； 非線性分析模塊； 設計靈敏度分析及優(yōu)化模塊； 超單元分析模塊。</p><p>　　MSC Nastran的開發(fā)環(huán)境通過了ISO9001:2000的論證，MSC Nastran始終作為美國聯(lián)邦航空管理局(FAA)飛行器適航證領取的唯一驗證軟件。在中國，MSC的MCAE產(chǎn)品作為與壓力容器JB4732-95標準相適應的設計分析軟件，全面通過了全國壓力容器標準化技術委員會的嚴格考

20、核認證。另外，MSC Nastran是中國船級社指定的船舶分析驗證軟件。世界制造企業(yè)500強中有420家公司選擇MSC軟件。2011年6月16日，MSC軟件公司宣布，與Next Limit科技公司建立戰(zhàn)略合作伙伴關系，借助XFlow這一代表最新計算流體動力學（CFD）發(fā)展水平的軟件，為客戶提供完整的仿真解決方案。</p><p>　　MSC.NASTRAN 是世界上功能最全面、性能超群、應用最廣泛的大型通用結構有

21、限元分析軟件，也是全球CAE 工業(yè)標準的原代碼程序。在國際合作和國際招標中，成為首選的工程分析和校驗工具。 能夠有效解決各類大型復雜結構的強度、剛度、屈曲、模態(tài)、動力學、熱力學、非線性、結構優(yōu)化等問題。通過MSC.NASTRAN 的分析可確保各個零部件及整個系統(tǒng)在最合理的環(huán)境下正常工作，獲得最佳性能。</p><p>　　1.3 國內外研究現(xiàn)狀分析</p><p>　　船體強度是研究船體結

22、構安全性的科學。自船體梁理論提出以來，它就一直主宰著船體總強度分析。該理論把整艘船簡化為一根直梁，將其靜置于波浪上進行分析，為得到強力構件的內力，還應采用應力合成的方法，即將構件的內力分為總彎曲應力和板架彎曲應力，分別計算后再進行合成。然而，船舶的實際結構及其受力是相當復雜的，如存在著各種間斷構件、不同的連接方式、貨艙大開口、復雜的波浪載荷等;并且，實際構件的受力是多種因素共同作用的結果，將其人為地分開計算會帶來較大的誤差。設計建造單位

23、為了保證安全，不得不規(guī)定較大的安全系數(shù)，從而導致材料的浪費和建造與營運費用的增加。所以，船體梁理論是比較粗略和不完善的。滾裝船、散貨船、集裝箱船等等大開口船，由于在船長范圍內有大艙口，船體剖面變化顯著間斷，因此不能把船體當作一根等直梁來計算這類船的總強度，而需要有一種能夠考慮非等直結構扭轉響應的更加精確的船體梁分析方法。目前，國內外主要發(fā)展以薄壁梁理論為基礎的有限梁方法。Widle最早應用經(jīng)典薄壁梁理論來計算集裝箱船扭轉強度，他把船體貨

24、艙部分視為兩端有翹曲約束的等斷面開口薄壁梁，將首尾影響作為邊界條件來考慮，但由于未考慮船體非棱柱的特</p><p>　　1.4 中國船舶工業(yè)發(fā)展近況</p><p>　　據(jù)2006年中國船舶制造行業(yè)研究報告及英國克拉克松研究公司對世界造船總量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，近年來我國船舶工業(yè)發(fā)展迅速。2005年我國造船完工量1212萬噸，新承接船舶訂單1699萬噸，手持船舶訂單3969萬噸，分別占世界市場份

25、額的17%、23%和18%，尤其是我國新承接船舶訂單首次超過日本，位居世界第二。市場需求保持旺盛。由于2005年我國船舶工業(yè)承接新船訂單再創(chuàng)歷史記錄，全年承接新船訂單1500萬載重噸。截止05年底，國內各船廠手持船舶訂單3760萬載重噸，同比增長9%。隨著進出口貿易和船隊的迅速發(fā)展，中國的修船業(yè)得到了快速發(fā)展。根據(jù)船舶工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計，2004年，我國大中型修船企業(yè)總產(chǎn)值首次突破100億元，預計2005年將接近150億元。2005年全國規(guī)

26、模以上船舶工業(yè)企業(yè)完成出口交貨值478億元，同比增長47%。全年完工出口船舶752萬載重噸，同比增長34%，占造船完工總量的62%。船舶出口創(chuàng)匯顯著增長。2006年上半年，全國規(guī)模以上861家船舶工業(yè)企業(yè)完成工業(yè)總產(chǎn)值777億元，同比增長36%。完成工業(yè)增加值185億元，同比增長33%。其中船舶制造企業(yè)118億元，增長33%;船舶配套設備</p><p>　　2.甲板運輸船強度計算有限元分析基本理論與方法 <

27、;/p><p>　　有限元法是一種在工程分析中常用的解決復雜問題的近似數(shù)值分析方法，以其在機械結構強度和剛度分析方面具有較高的計算精度而得到普遍應用，特別是在材料應力、應變的線性范圍內更是如此。在船舶設計領域，越來越廣泛地應用于船體結構的強度計算及校核。有限元分析的基本研究方法可以概括為“ 結構離散→單元分析→整體求解”的過程。經(jīng)過近50 年的發(fā)展，有限元法的理論日趨完善，已經(jīng)開發(fā)出了一批通用和專用的有限元軟件。Na

28、stran 是當前國際上流行的大型結構有限元分析軟件，廣泛地應用于航空航天、船舶、建筑等行業(yè)，是一種通用程序，可以用它進行多種行業(yè)多種類型的有限元分析。結合Patran 軟件可以高效準確地建立分析結構的三維實體模型，自動或手動生成有限元網(wǎng)格，建立相應的約束及載荷工況，并自動進行有限元求解，對模態(tài)分析計算結果進行圖形顯示和結果輸出，對結構的動態(tài)特性做出評價。它包括靜力分析、屈曲分析、動力學分析、靈敏度分析、熱傳導分析和流—固耦合分析等眾多

29、功能模塊。</p><p>　　2.1有限元建模的準則 </p><p>　　有限元建模的總則是根據(jù)工程分析的精度要求,建立合適的,能模擬實際結構的有限元模型。在連續(xù)體離散化及用有限個參數(shù)表征無限個形態(tài)自由度過程中不可避免的引入了近似。為使分析結果有足夠的精度,所建立的有限元模型必須在能量上與原連續(xù)系統(tǒng)等價。具體應滿足下述準則: </p><p>　　1) 有限元模

30、型應滿足平衡條件。 </p><p>　　2) 變形協(xié)調條件。 </p><p>　　3) 必須滿足邊界條件。 </p><p>　　4) 剛度等價原則。 </p><p>　　5) 認真選取單元,使之能很好的反映結構構件的傳力特點,尤其是對主要受力構件應該做到盡可能的不失真。 </p><p>　　6) 應根據(jù)結構

31、特點,應力分布情況,單元的性質,精度要求及其計算量的大小等仔細劃分計算網(wǎng)絡。 </p><p>　　7) 在幾何上要盡可能地逼近真實的結構體,其中特別要注意曲線與曲面的逼近問題。 </p><p>　　8) 仔細處理載荷模型,正確生成節(jié)點力,同時載荷的簡化不應該跨越主要的受力構件。 </p><p>　　9) 質量的堆積應該滿足質量質心,質心矩及其慣性矩等效要求。

32、</p><p>　　10) 超單元的劃分盡可能單級化并使剩余結構最小。 </p><p>　　2.2 邊界條件的處理 </p><p>　　對于基于唯一模式的有限元法在結構的邊界上必須嚴格滿足已知的位移約束條件。例如：某些邊界上的位移,轉角等于零或者已知值計算模型必須讓它能實現(xiàn)這一點。對于自由邊的條件可不予考慮。 </p><p>　　2.

33、3連接條件的處理 </p><p>　　一個復雜結構常常是由桿,梁,板,殼及二維體,三維體等多種形式的構件組成。由于桿,梁,板,殼及二維體,三維體之間的自由度個數(shù)不匹配,因此在梁和二維體,板殼和三維體的交接處,必須妥善加以處理,否則模型會失真,得不到正確的計算結果。 </p><p>　　在復雜結構中,還能遇到各種各樣其他的連接關系,只要將這些連接關系徹底弄清,就嫩提高寫出相應的位移約束關

34、系式,這些關系式我們稱之為構件間復雜的連接條件,同時在計算中使程序嚴格滿足這些條件。 </p><p>　　應當指出,在不少實用結構分析有限元分析有限元程序中,已為用戶提供輸入連接條件的借口,用戶只需嚴格遵守用戶使用規(guī)定,程序將自動處理自由度之間的用戶所規(guī)定的位移約束條件。</p><p>　　2.4 有限元基本理論與方法</p><p>　　2.4.1 彈性力學基

35、本方程</p><p>　　彈性體V在表面力和體積力的作用下，任意一點產(chǎn)生位移為。其中，，和分別為表面力、體積力和位移沿直角坐標軸方向的三個分量。體內的應力狀態(tài)由六個應力分量來表示，其中為正應力，為剪應力。應力分量的矩陣形式稱為應力列陣或應力分量。</p><p>　　彈性體內任意一點的應變可以由六個應變分量表示，其中為正應變, 為剪應變。應變的矩陣形式為稱為應變列陣或應變向量。</

36、p><p><b>　　（1）平衡方程</b></p><p>　　對于一般三維問題，彈性力學基本方程如下：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　其矩陣形式為：</b></p><p><b>　　(3-2)

37、</b></p><p>　　其中為微分算子矩陣。</p><p><b>　?。?）幾何方程</b></p><p>　　對于線性彈性力學問題，應變和位移的關系為：</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　幾何方程的矩陣形式為：<

38、;/p><p>　　（3-4） </p><p><b>　?。?）物理方程</b></p><p>　　彈性力學中應力與應變之間的關系也稱物理關系。對于各向同性線彈性材料，其矩陣表達式為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　其

39、中稱為彈性矩陣，它由彈性模量和泊松比ν確定。</p><p><b>　?。?）邊界條件</b></p><p>　　彈性體V的全部邊界為S，在一部分邊界上作用著表面力 ，這部分邊界稱為給定力的邊界，記為 ；在另一部分邊界上彈性體的位移 已知。這部分邊界稱為給定位移的邊界，記為 ，這兩部分邊界構成彈性體的全部邊界，即</p><p>　　所以彈

40、性體的邊界條件為：</p><p><b>　?。?-6） </b></p><p>　　其中l(wèi) ,m ,n為彈性邊界法外法線與三個坐標軸夾角的方向余弦。</p><p>　　彈性體位移邊界條件為</p><p><b>　　(3-7)</b></p><p>　　以上是三

41、維彈性力學問題的基本方程和邊界條件，對于彈性力學平面問題、軸對稱問題和板殼問題都有與之對應的類似方程和邊界條件。</p><p>　　2.4.2 彈性力學基本原理</p><p><b>　?。?）虛位移原理</b></p><p>　　虛位移原理，又稱可能位移原理，它表達了彈性體平衡原理，它表達了彈性體平衡的普遍規(guī)律。利用虛位移原理可以推導出

42、位移模式有限元公式。所謂彈性體虛位移是指滿足變形協(xié)調條件和邊界約束條件的任意無限小位移，可以用 來表示。虛位移原理表述了一個彈性體在外力作用下處于平衡狀態(tài)，則對于任何約束允許的虛位移來說，外力所做的虛功。其表達式為：</p><p>　　(3-8) </p><p>　　其中 為內力的虛功， 為外力的虛功</p><p><

43、;b>　　(3-9)</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p><b>　?。?）最小勢能原理</b></p><p>　　彈性體外力的作用下產(chǎn)生內力和變形，儲藏在彈性體內的應變能為</p><p><b>　　(3-11)</b&g

44、t;</p><p>　　A為應變能密度函數(shù)，可以證明A與應力、應變的關系如下</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p>　　對于線彈性體，上式積分得</p><p>　　(3-13) </p><p><b>　　外力的勢能為&l

45、t;/b></p><p>　?。?-14） </p><p>　　彈性體的總勢能為應變能和外力勢能之和</p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　對總勢能取一階變分，并根據(jù)虛位移原理，得 </p><p>　　這表明物體在平衡時，系統(tǒng)總勢能的一階變分為零

46、。根據(jù)變分法，總勢能將駐值。而在物理上，總勢能取極小值可能是穩(wěn)定平衡狀態(tài)，故最小勢能原理敘述為在所有滿足給定邊界條件和變形協(xié)調條件的位移中，只有那些滿足平衡條件的位移使總勢能最小，要求彈性體在外力作用下的位移，可以從滿足邊界條件且使物體總勢能取極小值的條件去尋找答案。這就是彈性力學問題的能量法，也是有限元法的理論基礎之一。</p><p>　　3. 142m甲板運輸船有限元強度計算分析</p>&l

47、t;p>　　3.1 船體說明及概述</p><p>　　3.1.1評估依據(jù)</p><p>　　按中國船級社入級要求，對142m甲板運輸船在各種危險工況下進行有限元強度計算。采用MSC.PATRAN/NASTRAN軟件建立模型并進行分析。</p><p>　　3.1.2 圖紙資料</p><p><b>　　3.1.3 主尺

48、度</b></p><p><b>　　3.2 有限元模型</b></p><p>　　3.2.1 模型范圍及描述</p><p>　　據(jù)圖紙可知，本船為單甲板、雙底的縱骨架式結構，無大開口，全船共設置九道水密橫艙壁，四道縱艙壁及十四道縱向桁架，橫向每三檔設置橫向強框架及橫向桁架。按照CCS《國內航行海船建造規(guī)范》（2006）來建立

49、模型。</p><p>　　計算模型中甲板板、舷側外板、船底板、內底板、縱橫艙壁板、圍壁板、雙底桁材和肋板、單底內龍骨和實肋板等采用板殼單元模擬，船底縱骨、船體肋骨、艙壁扶強材、甲板骨架等采用梁單元模擬。模型范圍#49~#109，具體如下圖：</p><p>　　圖3.2.1 有限元模型示意圖</p><p>　　圖3.2.1 有限元模型示意圖</p>

50、;<p><b>　　3.2.2 坐標系</b></p><p>　　坐標系統(tǒng)采用右手坐標系，，原點位于船尾底部，X軸為船長方向，Y軸為船寬方向，Z軸為型深，X軸正方向指向船首。</p><p>　　3.2.3 邊界條件</p><p>　　模型的兩端（簡稱A端和B端），詳細邊界條件見下表：</p><p>

51、;<b>　　邊界條件</b></p><p>　　3.2.4 材料特性</p><p>　　結構由普通鋼構成，計算中取材料的物理特性參數(shù)如下:</p><p>　　3.3 計算工況和載荷</p><p>　　3.3.1 計算工況</p><p>　　本計算僅考慮艙內貨物壓力和舷外水壓力的影響，因

52、此計算工況按照裝載手冊選取。取重壓載、一般壓載、隔艙滿載、重貨均勻滿載和輕貨均勻滿載五種狀態(tài)下對應的實際工況進行計算。具體計算工況如下：</p><p>　　3.3.2 艙內貨物壓力</p><p>　　艙內散貨產(chǎn)生的壓力由《指南》3.1確定：</p><p>　　艙內貨物壓力：Pi =ρc gkbhd KN/m2</p><p>　　式

53、中：貨物密度 ρc =3.0t/m3</p><p>　　重力加速度 g＝9.81m/s2</p><p>　　系數(shù) kb=sin2αtan2(45。-0.5δ)+cos2α</p><p>　　α=0。時（內底板）； kb=1.0</p><p>　　α=90。時(艙壁及內殼板)；kb=0.27099</p>&

54、lt;p>　　hd為計算點到貨物頂面的垂直距離，m。</p><p>　　hd=zs+h0+hdb-z</p><p>　　hdb 為雙層底高度；Z為計算點的垂向坐標，從基線量起。</p><p>　　3.3.3 舷外水壓力</p><p>　　按照《指南》3.2的規(guī)定，舷外水壓力由靜水壓力和波浪水動壓力兩部分組成：</p>

55、<p><b>　　3.4計算結果</b></p><p><b>　　3.4.1許用應力</b></p><p>　　因CCS規(guī)范并未對本船型的全船有限元直接計算的應力標準提出具體要求，故本計算書的應力標準參照中國船級社《集裝箱船船體結構計算指南》（2003）整船強度計算應力標準選取。</p><p>　　

56、板材許用應力［σc］=190N/mm2 </p><p>　?。郐樱?100N/mm2</p><p>　　梁單元許用應力［σc］=190N/mm2</p><p>　　表3.4-1船體主要構件最大應力(MPa)</p><p>　　表3.5 變形量（mm）</p><p><b>　　結論</b&

57、gt;</p><p>　　通過MSC.PATRAN對142m甲板運輸船有限元直接計算，結構符合強度要求。</p><p><b>　　3.5 應力與變形</b></p><p><b>　　3.5.1應力云圖</b></p><p>　　圖3.5-1 工況1外板合成應力云圖</p>

58、<p>　　圖3.5-2工況5外板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-3工況3外板合成應力云圖圖3.5-4工況4外板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-5工況1甲板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-6工況2甲板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-7工況3甲板合成應力云圖</p>&l

59、t;p>　　圖3.5-8工況4甲板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-9 工況1內底合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-10工況2內底合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-11工況3內底合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-12工況4內底合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-13

60、工況1 縱艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-14工況2 縱艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-15工況3 縱艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-16工況4 縱艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-17　工況1橫艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-18　工況2橫

61、艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-19　工況3橫艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-20　工況4橫艙壁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-21　工況1強框架合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-22　工況2強框架合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-23　工況3強框架合成應

62、力云圖</p><p>　　圖3.5-24　工況4強框架合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-25　工況1肘板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-26　工況2肘板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-27　工況3肘板合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-28　工況4肘板合成應力云圖</p

63、><p>　　圖3.5-29　工況1縱桁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-30　工況2縱桁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-31　工況3縱桁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-32工況4縱桁合成應力云圖</p><p>　　圖3.5-33工況1 BAR軸向應力云圖</p><

64、p>　　圖3.5-34工況2 BAR軸向應力云圖</p><p>　　圖3.5-35工況3 BAR軸向應力云圖</p><p>　　圖3.5-36工況4 BAR軸向應力云圖</p><p><b>　　3.5.2變形云圖</b></p><p>　　圖3.5-37 工況一變形云圖</p><p

65、>　　圖3.5-38工況二變形云圖</p><p>　　圖3.5-39 工況三變形云圖</p><p>　　圖3.5-40 工況四變形云圖</p><p><b>　　4.總結</b></p><p>　　作為大學生涯的最后一次作業(yè)，本次的畢業(yè)設計我一直以認真負責的態(tài)度對待。經(jīng)過幾個月的努力終于完成了本次設計。

66、本設計主要涉及船體結構強度計算與分析，由于對這方面知識比較陌生在設計過程中遇到過很多困難，但在指導老師的幫助下，一邊學習一邊嘗試，雖然經(jīng)常碰壁但經(jīng)過努力還是完成了設計，讓我拓展了自己的知識面，為以后的工作打下了扎實的基礎。</p><p>　　本次設計主要是對142m甲板運輸船在各種危險工況下進行有限元強度計算，其基本的內容是采用MSC.PATRAN/NASTRAN軟件建立模型并進行分析，首先是了解甲板運輸船的基

67、本結構，甲板運輸船做為主流的船型，找了很多資料去學習；其次是學習PATRAN軟件的基本操作，一開始一點都不會，跟老師和很多同學請教；最后還要學習最難的有限元計算分析，結合Patran 軟件高效準確地建立分析結構的三維實體模型，自動或手動生成有限元網(wǎng)格，建立相應的約束及載荷工況，并自動進行有限元求解，對模態(tài)分析計算結果進行圖形顯示和結果輸出，對結構的動態(tài)特性做出評價</p><p>　　本次設計中我首先對結構優(yōu)化的

68、好處做了一定的介紹，介紹了國內外研究的動態(tài)，有限元建模的準則，有限元建模的理論和最后模型的建立與計算。在設計中我學到了結構強度計算的步驟與方法，也學到了對于PATRAN軟件的操作。整個設計過程是在不斷摸索中進行的，但也正因為是在磕磕碰碰中做成的，所學到的東西也就更加深刻了。本次設計不但讓我擴寬了自己的知識面，也鞏固了已學的知識，但由于經(jīng)驗上以及知識上的不足本設計有很多不足之處，懇請老師予以批評、指正。最后，非常感謝老師和同學們對我的指導

69、和幫助。</p><p><b>　　5.致謝</b></p><p>　　為期將近大半年的畢業(yè)設計已接近尾聲，也同時宣布了我的大學生涯即將結束。忙忙碌碌的大半年里，從一籌莫展到現(xiàn)在初窺門徑，其中經(jīng)歷了很多的坎坷曲折，也受到了很多人的無私幫助。</p><p>　　首先要感謝我的論文導師李老師，從選題確定開始到整篇論文的完成，這過程中李老師時刻

70、關注著我的論文完成情況，為我答疑解惑，指點迷津，如果沒有他的幫助，這篇論文就不可能如期完成。在此，再一次向李老師表示我崇高的敬意，希望李老師在以后的日子能培養(yǎng)出更多的人才，祝李老師身體健康，萬事如意。</p><p>　　其次要感謝在我設計的過程中幫助過我的同學們，當我在軟件使用、文獻查找遇到困難時，是你們一次次抽出你們寶貴的時間無私地為我提供幫助。大學即將過去，大家也面臨著離別，各奔東西，以后見面的機會也變得很

71、少，在此謝謝你們給過我的幫助和陪我走過的四年青春。</p><p><b>　　6.[參考文獻]</b></p><p>　　[1] 中國船級社. 鋼質海船入級與建造規(guī)范[S]. 北京：人民交通出版社，2001.</p><p>　　[2] 中國船級社. 鋼質海船入級與建造規(guī)范修改通報[S]. 北京：人民交通出版社，2003.</p>

72、;<p>　　[3] 俞銘華，稽春艷等。大型游船結構優(yōu)化設計研究進展.江蘇科技大學學報（自然科學版），2006.</p><p>　　[4] Gregory J Moore.MSC/NASTRAN User’s Guide v68:Design sensitivity and optimization,The MacNeal Schwendler Corporation,April 1994.<

73、;/p><p>　　[5]張曉君.基于Nastran的船舶局部強度有限元分析「J」.浙江海洋學院學報，2006,25（3）</p><p>　　[6]陳慶強，朱勝昌，郭列，等.用整船有限元模型分析方法計算船艦的總縱強度「J」.船舶力學，2004,8（1）：79-85.</p><p>　　[7]Schmit L.A.Structural design by system

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76、院學報》,1983年第A期</p><p>　　[12]于寶海，肖熙.船舶結構優(yōu)化設計[M].上海：上海交通大學出版社，1986.</p><p>　　[13]馬愛軍，周傳月，王旭.Patran和Nastran有限元分析專業(yè)教程[M].北京：清華大學出版社，2004.</p><p>　　[14]張少雄，李雪良。船舶結構強度直接計算中板單元應力的取法，船舶工程，No

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