26m沿海交通艇有限元结构强度分析(3)

1.3国内外研究现状 伴随着世界经济的飞速发展进步,船舶运输的作用正一天天地变得越来越重要。由于整个世界对散装货物运输的需求变得愈发旺盛以及


1.3国内外研究现状

伴随着世界经济的飞速发展进步,船舶运输的作用正一天天地变得越来越重要。由于整个世界对散装货物运输的需求变得愈发旺盛以及散装货物运输的便宜性和便利性,散货运输在海上货物运输中的地位越来越高,散装货物在全世界运输方面所占的比例越来越大,运输的总量达到了所有出货量的33%,仅次于油轮运输。船舶在长达数十年的营运过程中经常会发生各种各样的海上灾难,造成十分惨重的经济损失、危害到船上人员的生命安全等各种问题,所以研究船舶强度一直以来都是人们所关注的重点内容[2]。

沿海交通船是在沿海岛屿的中间、岛内与大陆之间的人员运输当中运营的并拥有搭载货物的新型交通船。在总结原来C型交通船的经验的基础上,这种船舶具有一定的先进性、良好的实用可靠性和经济性,大大提高了乘员人数和乘客的乘坐条件。沿海客货船具有强大的风阻、适航性、流动性、高速度等特点,运输人员同时具备搭载货物的能力。沿海交通船的成功发展,对缓解沿海交通的紧迫需要,提高水资源综合支撑能力具有重要意义。

世界上最大的交通艇“安娜贝思·麦考尔”(AnnabethMeeall)号是由美国南部路易斯安娜州的海湾造艇公司制造而成,这艘最大的交通艇建成之后于1989年底交货。

该艇为墨西哥湾的油气勘探钻井平台服务。艇长为48m,这艘艇上装有六台卡明斯KTA019M2柴油机,每台柴油机拥有680匹的马力,能实现在船上装载190吨的货物并进行航速超过20节时的超长距离远行。当然,在这个阶段还有很多问题,目前国内船舶一般都存在外形丑陋难看,装备较差,装饰设计过时,振动噪声巨大等缺陷。随着旅游和港口建设的发展,老式的交通船难以满足高级客人和外籍船员的接待要求。而在这个阶段,沿海交通运输船的研究较少,所以这个信息比较少,另外由于条件的不同,不能进行真正的船舶和模型试验,它会和实际的偏差较大。

目前,研究强度问题的三个主要方法是:船舶结构理论研究,实际船舶模型试验研究,有限元分析计算软件的开发。近40年来,在船舶结构理论里面的力法,位移法和能量机理理论的理论与实验研究基础上,建立了船体结构极限承载力相对合理,相对标准化的计算方法,已经取得卓越的进展。然而,缺点是有必要简化研究对象,因此只能解决结构比较简单和简单的问题。另外,要了解船舶纵向强度,实际船舶试验是最准确的。但是船体非常大,而且船舶一般都是按需建设的,所以想象车和飞机那样,对船上已知的船身进行强度试验是非常困难的。在可查阅的资料中我们只发现有三艘驱逐舰在报废前进行了船舶碰撞试验。这是因为真正的船舶和模型实验周期长,效率低,成本高。而在计算机基础上开发的有限元方法可以解决前者的问题,可以应用于任何复杂的结构,成本低,效率高。目前,成熟有限元软件的出现是对计算机处理的重复工作,效率大大提高,有限元法逐渐成为结构强度计算的有效方法,各国船级社也发展自主有限元软件。有限元法的普及已经是趋势[3]。

1.4研究内容和研究方法

本论文根据提供的26m沿海交通艇图纸,据中国船级社《国内航行海船建造规范》(2006)及其修改通报(2006)的相关要求,对26m交通船(LT906)进行了有关该船的横向强度及总纵强度的有限元直接计算与分析,以验证主要构件的强度是否满足要求。在在满足《规范》强度要求的基础上,对该船的中横剖面结构进行进一步优化。

本论文的主要研究内容大致分为以下四个方面:第一章主要介绍本文选题的背景及意义,简要描述了有限元计算基本原理,并且叙述了沿海交通艇在国内外的发展现状及研究进展。第二章阐述了有限元原理。本章系统的介绍了有限元分析和计算的历史、现状及未来以及有限元的分析过程和解法,并展示了在船舶上的应用。第三章则是确定了26m沿海交通艇的计算方案,确定了边界条件。