极地航行舰船冰带区结构强度评估和优化设计方法研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文极地航行舰船冰带区结构强度评估和优化设计方法研究硕士研究生：刘亚男指导教师：胡安康教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：邹劲研教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：_______________UDC：编号：_______________工学硕士学位论文极地航行舰船冰带区结构强度评估与优化设计方法研究硕士研究生：刘亚男指导教师：胡安康教授学位级别：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：

2、哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngStudyontheStructuralStrengthEvaluationandOptimizationDesignMethodoftheIceBeltofthePolarWarshipCandidate:LiuYananSupervisor:Prof.HuAnkangAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureAndOcean

3、StructureDateofSubmission:December，2017DateofOralExamination:March，2018University:HarbinEngineeringUniversity极地航行舰船冰带区结构强度评估与优化设计方法研究摘要水面舰船开往极地执行任务不可避免的会遭受由于海冰碰撞引起的结构安全问题。面对严重的极地海域冰况，即使有较好的勘测能力以及破冰船的辅助，舰船也很容易遭受较大浮冰碰撞而导致结构的破坏，丧失战斗力和生存能力。国际上针对极地船舶的结构加强设计主要是根据冰区规范，但是由于舰船对重量的要求较高，规范中的保守的结构加强设计方案并不适用于舰船

4、。同时由于舰船的敏感性，学术界的极地舰船的结构加强研究相关文献也屈指可数。因此开展针对极地航行舰船的冰载荷计算方法与结构加强设计研究非常必要。本文通过分析极地舰船的航行海况，计算相应的设计载荷，开展目标船体的结构强度评估方法和结构加强设计研究，得到了在抗冰结构强度满足条件下重量最轻的一套加强方案。主要内容如下：（1）开展冰区规范的相关研究，并基于规范方法计算冰载荷评估舰船的结构强度，分析规范方法的特点。（2）针对规范计算的不足，通过文献调研和专门研究形成一套针对航行于我国极地浮冰区的船舶抗冰强度有限元直接计算方法。并基于该方法对舰船首部和舷侧结构的抗冰强度进行数值计算，评估船舶的结构响应；（

5、3）基于数值计算的冰载荷，设计不同的冰区加强方案，比较得出满足结构强度要求而增加重量较小的最优方案。关键词：舰船；冰区规范；冰载荷；数值计算；优化设计极地航行舰船冰带区结构强度评估与优化设计方法研究ABSTRACTWarshipsusuallysufferfromstructuralsafetyproblemsinevitablycausedbysea-icecollisionswhenperformingtheirmissionsinthepolarsea.Facingthecomplexiceconditionsinthepolarsea,thewarshipsarealsosuscep

6、tibletolargefloeloadsthatcausestructuraldamage,andthenlossthecombateffectivenessandsurvivability,evenwithbettersurveycapabilityandtheassistanceoficebreakers.Now,thedesignofstrengtheningstructuresaroundtheworldforpolarshipsismainlybasedontherulesoftheiceclass.However,thestructuralstrengtheningdesign

7、inthenormsdoesnotapplytowarshipsduetotherequirementoflightweightofwarships.Atthesametime,theacademicresearchonthestructureofpolarwarshipsisalsoverylimited.duetothesensitivityofwarships,soitisverynecessaryto