1、毕业设计（论文）开题报告课题名称：29800DWT 散货船结构强度模拟计算学 院： 船舶与建筑工程学院 专 业： 船舶与海洋工程 年 级： 指导教师： 学生姓名： 学 号：_ _起迄日期： 毕业设计（论文）开题报告一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1船舶结构强度分析的研究现状为了在国际航运界创造一个公平的市场，保证海上安全，防止污染，保护海洋环境，国际船级社协会（IACS）制定了船舶结构共同规范（Common Structural Rules,简称 CSR）于 2006 年 4 月1 日正式生效，并强制执行。这是 IACS 有史以来第一次在全球范围内统一船舶建造标准，其意义重大
2、而深远。由于 IACS 拥有全球商船总吨位的 90%以上，因此，业内认为共同规范的实施将引发一场全球规范的变革，并预示着船级社和造船业面临新的机遇和挑战。根据新规范要求，各国都要对本国的油船、散货船、集装箱船等主要船型的造船标准进行调整。而按新规范要求，船舶的安全使用年限将从 20 年延长到 25 年。船体强度是研究船体结构安全性的科学。自从船体梁理论提出以来，它就一直主宰着船体总强度分析。该理论把整艘船简化成一根直梁，将其静置在波浪上进行分析，为得到强力构件的内力，还应采用应力合成的方法，即将构件的内力分为总弯曲应力和板架弯曲应力，分别计算后再进行合成。船舶结构构件的内部应力由船体所受的各种
3、外部载荷，主要是重力与流体静动力载荷所引起的。在采用各种理论与方法获得外部载荷后，必需计算出结构构件的内部应力，再根据一定的准则判断该结构是否处于安全状态。在已经知道外载荷的前提下，20 世纪末期的计算手段已可以准确地计算任意复杂结构的内部应力。因此，在这个时期内，对新船型船舶的设计进行船体中部立体舱段的应力计算已属常规的工作要求。在这个发展阶段中，大型软件的开发起着决定性的作用。计算机在有限元计算中的应用只要体现在有限元计算软件的出现。有限元软件使使用有限元的方法解决种种科学和工程问题的关键，它使得有限元方法转化为直接推动科技进步和社会发展的生产力，使之发挥巨大的经济和社会效益。2有限元在船
4、舶强度分析计算的应用现状目前世界上各主要造船国家都在有限元应用于船舶强度分析计算方面进行了巨额的投资，经过长期研究开发，陆续推出了各自集成的设计计算系统，这标志着船体结构分析技术进入了新的阶段。在我国造船界中，有限元技术的发展始于 20 世纪 70 年代，经过大约 10 年时间的开发，一些中小型的专用程序被广泛采用在船舶结构分析中，这对我国造船业的发展起到了重要的作用。对大型船舶以及结构新型船舶进行船舶结构有限元分析，是进行船舶设计必不可少的手段。在最近的十年中，由于计算机技术和船体结构计算技术有了更新的发展，船舶结构计算的规模已经扩大到船体中部数个货舱段的立体结构计算和整艘船舶全部结构整体详
5、细计算，应用有限元方法对结构进行结构强度直接计算已经成为现实，并且具有很高的计算精度。现如今，随着世界经济的发展，远洋运输的日益繁荣，出现了大型、超大型船舶以及结构新型的船舶。期间各主要船级社对这些大型、超大型、结构新型的船舶设计提出了新的要求，要应用有限元对船体结构进行结构强度的直接计算。经过长期的科学研究，各国的船级社都形成了各具特点的船体结构强度直接计算方法。过去传统的船舶结构力学方法只能适用于简化后的典型构件，如连续梁、刚架、弹性梁、板架和板壳，面对于稍微复杂的结构都不得不进行割裂或采用近似的办法来进行计算。实验和计算都证明在杆板与其他构件相连接的地方，或者是本身截面有突变的地方，传统
6、的结构力学平面假设并不成立，而且在这些地方的实际应力都超出了前面理论计算的若干倍。这一缺陷只好用加大安全系数来弥补，这种盲目的措施致使船体设计十分笨重。因此，要进行合理结构设计，人们重新建立了适合复杂结构的弹性理论，并结合计算机的广泛应用，得到了现阶段比较成熟而精确的计算方法：有限元法。在工程实践中，有限元软件与 CAD 系统的集成应用使得设计计算水平发生了质的飞跃，主要表现在一下几个方面：增加了设计功能，减少了设计成本；缩短了设计和分析的循环周期；增加了产品和工程的可靠性；采用优化设计，降低材料的消耗或成本；在产品制造或过程施工前预报潜在的问题；模拟各种试验方案，减少试验时间和经费；方便进行
7、机械事故分析，查找事故原因。因此，现在利用有限元法模拟分析船体结构强度成为了一种简便、准确的手段。有限元在船舶结构中的应用，使得船舶结构分析上升到了一个新水平。利用有限元法可以相当准确而迅速的计算出船体的某种响应特性，解决了许多过去无法解决的问题。应用有限元软件对船体结构强度进行计算后，不仅能有效地减轻船体结构重量，提高船舶的航速具有重要意义，而且能有效地减少结构材料、降低建造成本，获得经济效益。因此，本文开展的29800DWT 散货船结构强度模拟计算论文题目，就是在上述工程应用背景下提出来的，该研究具有很好的工程使用价值。二、研究的基本内容，拟解决的主要问题论文研究了船体结构强度计算的方法，
8、主要研究内容包括以下几个方面：(1) 利用 PATRAN 软件建立网格数学模型；(2) 有限元方法在船舶结构强度计算方面的理论方法与应用；(3) 利用有限元软件对结构进行强度的分析计算；(4) 有限元软件在船体各种工况载荷下的强度计算应用。三、研究步骤、方法及措施（1）船体结构强度的计算方法。通过查询资料，收集国内外以及各船级社所认可的船体结构结构强度的计算方法。（2）有限元方法理论与应用。从弹性力学的角度考虑有限元的基本原理，从矩阵的角度学习有限元方法应用，尤其是该方法中的单元的刚度矩阵以及质量的计算。（3）船体结构强度的有限元计算方法。通过有限元方法的特征方法出发，掌握有限元方法在船舶结构
9、强度计算中的应用。（4）PATRAN 软件及其在船舶结构强度计算分析中的应用。学习 PATRAN 软件，并应用其中的模态分析功能对船体的货舱段进行强度分析。四、参考文献1 王杰德，杨永谦.船体强度与结构设计M.北京：国防工业出版社，1995.2 谢永和, 王伟.散货船横向强度有限元分析J.船舶工程, 2007(6): 33-35.3 林平根,谢永和.单双壳散货船横向强度的有限元对比分析J.中国造船, 2009(1): 19-24.4 中国船级社.钢质海船入级规范M.2006.北京: 人民交通出版社, 2001.5 中国船级社.散货船船体结构强度直接计算分析M.北京：人民交通出版社，2003.6
10、 刘向东.船体结构与强度设计M.北京: 人民交通出版社, 2006.7 崔俊芝，李润培.现代有限元软件方法M.北京：国防工业出版社，1998.8 章向明, 王向稳.梁板结构弹塑性大变形有限元分析.中国造船, 2001(1) : 19-24.9 朱胜昌, 陈庆强, 郭列, 江南.船舶强度直接计算中的有限元分析模块和在整船分析中的应用. 船舶力学, 1998, 2(4)：35-39.10 陈庆强, 朱胜昌.船体结构强度直接计算中的外载荷节点化方法.船舶工程, 1996：22-26.11 刘建成, 顾永宁.大开口船舱口角隅应力集中问题研究.船舶工程, 2000(6): 9-12.12 邱建新, 梁耀
11、志.横向强度对大舱口货船的影响J.船舶工程, 2008(4)：12-16.13 白建伟, 李润培, 顾永宁等.集装箱船整船有限元结构分析J.船舶工程, 2000(5): 8-11.五、研究工作进度1 2011.09.15-2011.11.05 外文资料翻译及文献综述撰写(含开题报告)；2 2011.11.05-2011.11.15 有限元理论与方法研究；3 2011.11.16-2011.11.30 Patran 软件学习；4 2011.12.01-2012.02.15 有限元模型的建立；5 2012.02.16-2012.03.15 结构分析；6 2012.03.16-2012.03.29 完成毕业论文纂写； 7 2012.03.30-2012.04.01 毕业答辩准备、毕业答辩、教师评阅。六、教研室评议意见： 系（教研室）主任 年 月 日七、院领导审核意见：1通过； 2完善后通过； 未通过 负责人： 年 月 日
