超大型集装箱船首尾砰击载荷与局部结构响应分析

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文超大型集装箱船首尾砰击载荷与局部结构响应分析硕士研究生：衣芮莹指导教师：冯国庆教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：任慧龙教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文超大型集装箱船首尾砰击载荷与局部结构响应分析硕士研究生：衣芮莹指导教师：冯国庆教授学位级别：工学硕士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔

2、滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngAnalysisontheSlammingLoadsandResponsesofLocalStructuresintheBowandSternofVeryLargeContainerShipCandidate:YiRuiyingSupervisor:Prof.FengGuoqingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstr

3、uctionofNavalArchitectureandOceanStructureDateofSubmission:Dec.2017DateofOralExamination:Mar.2018University:HarbinEngineeringUniversity超大型集装箱船首尾砰击载荷与局部结构响应分析摘要近年来，随着各国间日益紧密的经济联系以及环境法力度的不断提高，作为具有载箱量大、单箱运载成本低、二氧化碳排量少等优点的超大箱集装箱船得到了极大的发展。但是鉴于超大型集装箱船具有较大的艏外飘结构，在海浪大幅度的运动时极易使

4、得首部受到波浪砰击的作用。同时，因其也具有平坦的尾部线型，在遭遇极大风浪的情况时，由于自身发生了大幅度的摇晃运动，极易产生底部水动力砰击的现象。砰击对船体最直接的影响就是产生剧烈的冲击作用，从而使得局部的结构遭到损毁，在危及到航海安全性的同时，也会同样对海上人员的生命安全造成威胁。为了就船体的砰击载荷进行理论预报，并对砰击载荷作用下局部结构的响应分析方法进行研究，本文开展了以下的工作：1、研究超大型集装箱船的运动特性。由于砰击主要与船波之间的相对运动情况有关，所以开展了对首部和尾部垂向相对运动特性的研究工作。采用了对比分析的方法，以

5、10000箱和21000箱超大型集装箱船为例，研究了船长对运动特性的影响。进而针对21000箱超大型集装箱船进行了满载和压载工况下的首尾相对运动特性研究。2、开展数值仿真工作，将二维刚性体落水的仿真结果与试验结果进行对比分析，验证数值方法计算的可靠性。3、研究超大型集装箱船首尾砰击载荷的特点。在满足实船发生砰击的条件下，对首部与尾部的剖面进行了匀速入水的数值仿真模拟，对不同部位的载荷特性进行了分析。研究了首部的球鼻首以及尾部的推进器结构对砰击载荷的影响，并对这两种结构的速度敏感性进行了分析。4、对某21000箱超大型集装箱船，采用设

6、计波方法，得到了船波的相对运动关系，采用数值仿真方法得到了砰击载荷的时历曲线。将随时间变化的砰击载荷加载到有限元模型上完成了首尾结构的动力响应分析。关键字：砰击载荷；首尾部；数值仿真；动力响应；局部结构；超大型集装箱船超大型集装箱船首尾砰击载荷与局部结构响应分析ABSTRACTWiththecontinuousgrowofeconomictiesbetweencountriesandtheever-tighteningofenvironmentallawsinrecentyears,verylargecontainerships,f

7、ortheirhighercarryingcapacity,loweraverageshippingcostandlesscarbondioxideemission,havemadeunprecedentedstridesinbothapplicationandtechnology.However,verylargecontainershipsusuallycomewithlargebowflaresandtheyaremorelikelytoexperienceslamminginhighseas.Inthemeanwhile,v

8、erylargecontainershipshavearelativelyflatbottomintheaftbody,andslammingispronetooccurwhentherearelargemotionsinwaves.