彈振與顫振響應對超大型集裝箱船的疲勞強度影響研究.pdf

1、近年，為降低航運成本并達到節(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、載重量的增加導致超大型集裝箱船固有頻率降低;同時，超大型集裝箱船航速高且艏部具有大外飄結構，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，彈振與顫振響應會顯著增加疲勞載荷，對超大型集裝箱船的疲勞強度產生較大影響。本文研究了超大型集裝箱船彈振與顫振響應預報方法，進而建立彈振與顫振響應對超大型集裝箱船疲勞強度影響評估的系統(tǒng)方法。本文具體研

2、究內容如下:
　　(1)根據薄壁梁結構力學相關理論，考慮大開口剖面翹曲變形，實現(xiàn)集裝箱船剖面彎曲、扭轉特性參數快速獲取;然后，采用遷移矩陣法進行垂向及彎扭耦合模態(tài)計算分析，并與商業(yè)有限元軟件結果進行對比分析，并提出了一種同時適用于遷移矩陣法及有限元軟件MSC.PATRAN/NASTRAN干模態(tài)振型結果的船體變形水動力網格自動劃分方法。
　　(2)針對超大型集裝箱船彈振及顫振載荷計算方法展開研究?；谌S線性頻域水彈性方法，預

3、報超大型集裝箱船彈振載荷;為避免復雜的時域水動力計算，研究了一種較為簡單有效的砰擊顫振載荷時域預報方法，將頻域運動及剖面載荷結果向時域范圍轉化，計入外飄砰擊力，建立船體非線性時域強迫振動方程，采用模態(tài)疊加法計算砰擊顫振載荷。
　　(3)結合本文彈振及顫振載荷預報方法，給出了考慮彈振與顫振響應的船體結構疲勞損傷計算方法?？紤]彈振導致的應力譜雙峰特性，提供了一種適用于彈振的疲勞譜分析理論模型，并驗證了該模型的正確性;采用雨流計數法結合

4、累積損傷理論計算考慮顫振的疲勞損傷?；诤瑥椪衽c顫振響應的波浪彎矩誘導疲勞損傷計算結果，給出計入彈振及顫振影響的船體梁設計應力范圍修正系數，建立了彈振與顫振響應對超大型集裝箱船疲勞強度影響評估的系統(tǒng)方法。然后，比較分析了ABS、CCS、DNVGL船級社現(xiàn)有規(guī)范計入彈振與顫振對疲勞強度影響的方法。
　　(4)以一艘9200TEU集裝箱船為例，針對不同航速、裝載、浪向和海況等因素下的彈振及顫振對船體疲勞損傷影響進行了詳細的計算分析，為