彈振與顫振響應(yīng)對(duì)超大型集裝箱船的疲勞強(qiáng)度影響研究.pdf

1、近年，為降低航運(yùn)成本并達(dá)到節(jié)能環(huán)保要求，集裝箱船的發(fā)展日趨大型化。尺度的增大、載重量的增加導(dǎo)致超大型集裝箱船固有頻率降低;同時(shí)，超大型集裝箱船航速高且艏部具有大外飄結(jié)構(gòu)，容易遭受砰擊載荷;因此，超大型集裝箱船在波浪中的彈振與顫振現(xiàn)象頻繁發(fā)生，彈振與顫振響應(yīng)會(huì)顯著增加疲勞載荷，對(duì)超大型集裝箱船的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生較大影響。本文研究了超大型集裝箱船彈振與顫振響應(yīng)預(yù)報(bào)方法，進(jìn)而建立彈振與顫振響應(yīng)對(duì)超大型集裝箱船疲勞強(qiáng)度影響評(píng)估的系統(tǒng)方法。本文具體研

2、究?jī)?nèi)容如下:
　　(1)根據(jù)薄壁梁結(jié)構(gòu)力學(xué)相關(guān)理論，考慮大開口剖面翹曲變形，實(shí)現(xiàn)集裝箱船剖面彎曲、扭轉(zhuǎn)特性參數(shù)快速獲取;然后，采用遷移矩陣法進(jìn)行垂向及彎扭耦合模態(tài)計(jì)算分析，并與商業(yè)有限元軟件結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，并提出了一種同時(shí)適用于遷移矩陣法及有限元軟件MSC.PATRAN/NASTRAN干模態(tài)振型結(jié)果的船體變形水動(dòng)力網(wǎng)格自動(dòng)劃分方法。
　　(2)針對(duì)超大型集裝箱船彈振及顫振載荷計(jì)算方法展開研究。基于三維線性頻域水彈性方法，預(yù)

3、報(bào)超大型集裝箱船彈振載荷;為避免復(fù)雜的時(shí)域水動(dòng)力計(jì)算，研究了一種較為簡(jiǎn)單有效的砰擊顫振載荷時(shí)域預(yù)報(bào)方法，將頻域運(yùn)動(dòng)及剖面載荷結(jié)果向時(shí)域范圍轉(zhuǎn)化，計(jì)入外飄砰擊力，建立船體非線性時(shí)域強(qiáng)迫振動(dòng)方程，采用模態(tài)疊加法計(jì)算砰擊顫振載荷。
　　(3)結(jié)合本文彈振及顫振載荷預(yù)報(bào)方法，給出了考慮彈振與顫振響應(yīng)的船體結(jié)構(gòu)疲勞損傷計(jì)算方法?？紤]彈振導(dǎo)致的應(yīng)力譜雙峰特性，提供了一種適用于彈振的疲勞譜分析理論模型，并驗(yàn)證了該模型的正確性;采用雨流計(jì)數(shù)法結(jié)合

4、累積損傷理論計(jì)算考慮顫振的疲勞損傷?；诤瑥椪衽c顫振響應(yīng)的波浪彎矩誘導(dǎo)疲勞損傷計(jì)算結(jié)果，給出計(jì)入彈振及顫振影響的船體梁設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍修正系數(shù)，建立了彈振與顫振響應(yīng)對(duì)超大型集裝箱船疲勞強(qiáng)度影響評(píng)估的系統(tǒng)方法。然后，比較分析了ABS、CCS、DNVGL船級(jí)社現(xiàn)有規(guī)范計(jì)入彈振與顫振對(duì)疲勞強(qiáng)度影響的方法。
　　(4)以一艘9200TEU集裝箱船為例，針對(duì)不同航速、裝載、浪向和海況等因素下的彈振及顫振對(duì)船體疲勞損傷影響進(jìn)行了詳細(xì)的計(jì)算分析，為