31000DWT散货船结构强度设计【文献综述】

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1、毕业论文文献综述船舶与海洋工程31000DWT散货船结构强度设计摘要：本文研究的是散货船的结构强度，故从各相关文献来探讨。先介绍当代散货船的现状以及存在的问题，得出引起散货船结构强度疲劳、裂纹、老化、总纵强度、局部强度、应力集中等的原因，再针对这些原因对其结构强度进行优化设计，得出合适的散货船。我国正在使用的散货船按建造年代基本上可分为80年代和90年代及以后的建造的船舶。80年代建造船舶目前已属老龄船，并逐渐步入超老龄船行列。这部分船舶结构上的缺陷体现在船体和某些主要受力构件的变形、疲劳、腐蚀渐达极限以及以往损伤事故的后遗症等。一、散货船概述及现状散货船是散装货船简称，是专门用

2、来运输不加包扎的货物，如煤炭、矿石、木材、牲畜、谷物等。散装运输谷物、煤、矿砂、盐、水泥等大宗干散货物的船舶，都可以称为干散货船，或简称散货船。因为干散货船的货种单一，不需要包装成捆、成包、成箱的装载运输，不怕挤压，便于装卸，所以都是单甲板船。现有典型散货船的结构型式在全世界独领风骚了30余年，充分显示了它的优越性，也比较彻底地暴露了它的弱点。海上散货运输业正企盼着散货船的结构型式能及早得到改进，或者开发出具有更多优点并能保证规定寿命期内安全营运的全新结构型式。目前世界散货船队中在航船舶的货舱结构大多为单壳体，然而近年来单壳体散货船频繁发生的海难事故越来越引起国际海事组织(IMO

3、)和各船级社的关注。据统计，1978年——2003年全世界散货船海难事故共丧生船员1232人，90%以上是因船体结构破损所致。因此，国际海事界要求提高散货船建造标准，采用双壳体的呼声日益高涨。IMO和IACS也采取了相应的措施。我国正在使用的散货船按建造年代基本上可分为80年代和90年代及以后的建造的船舶。80年代建造船舶目前已属老龄船，并逐渐步入超老龄船行列。这部分船舶结构上的缺陷体现在船体和某些主要受力构件的变形、疲劳、腐蚀渐达极限以及以往损伤事故的后遗症等。据统计，船龄为11-30年的船舶，占因结构损坏引发的海难事故总数的88.9%。这说明随着船龄的增长，结构老化、结构强度

4、不足是造成海难事故的主因。而且，吨位在3万吨及以下船舶，占因结构损坏引起的难事故总数的72.2%，这说明船舶的吨位越小，船舶的结构强度就越弱。这些船舶在船体结构上同样存在着令人不可忽视的问题，那就是越来越多的大比例高强度钢的应用。选用材料的不适当，结构强度设计的缺陷会使船舶的使用年限减少。因此，散货船的结构强度设计在船舶建造中有着举足轻重的作用。二、散货船船结构强度分析及设计按规范进行结构设计的一般流程是：首先，根据对母型船的调查研究和所设计船的特殊要求，分析所设计船的船体强度要求，选择合适的建造规范。然后，根据型线图和总布置图，绘制中剖面图、基本结构图和肋骨线型图等草图，并进行

5、结构构件的初步布置。最后，按规范计算船体主要构件的尺寸，边计算、边绘图、边完善初始的结构布置方案。其中，我们运用有限元方法对构件、结构进行强度分析，从而确定其构件尺寸及结构形式。以下就是几个有关散货船的结构强度设计的例子：王国强等在文献[1]中主要介绍了45000DWT散货船在结构设计中的设计特点、强度计算，并作了简要分析。该船具有同等吨位散货船的共性，但是由于宽深比和航线的影响，又使得它具有比较明显的个性。在结构设计上注意经济性的把握，同时在结构强度上又能满足要求。作者通过总纵强度和有限元计算得到了以下结论：散货船装载工况多而且比较复杂，在总纵强度计算上尤其是屈曲强度计算上，需

6、要按照规范要求进行有限元分析，这时候的屈曲校核成为双向屈曲的校核，并且在评估标准上有所不同。另外，顶边舱强框按照规范计算以后需要及时作有限元计算进行应力分析，在强框角隅的地方容易出现应力集中，部分区域甚至会有局部屈曲的问题出现，所以强框架结构的设计仅仅依靠规范公式的要求是不够的，这是需要慎重考虑。詹明珠等在文献[3]中介绍了利用MSCPatran/Nastran和英国劳氏船级社（LR）的ShipRightSDA软件对30000DWT散货船进行货舱段结构强度直接计算，使其满足散货船共同结构规范强度分析的要求。具体方法是利用整体舱段的粗网格模型计算结果，建立子模型划分精细网格进行结构

7、疲劳评估。按照CSR规范对30000DWT散货船的有限元计算，作者得出了以下结论：1)结构重量将普遍增加；2)有限元计算已经不是构件计算的参考，而是确定构件尺寸不可缺少的部分；3)执行CSR规范使得船舶设计工作量增加，设计周期延长。直接计算工况多达几十种，必须要依靠船级社的有限元软件才能完成，还增加了细化、疲劳的工作，使设计工作量进一步加大。刘文华在文献[4]中介绍了依据散货船结构共同规范，采用MSCPatran/Nastran、CCS船级社开发的CSR计算软件CCS-Tools