1、毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 7000DWT清油船结构强度设计 一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义： 随着社会的进步，人们环境保护意识的增强，作为水上油类运输的载体，油船的安全也越来越引起人们的关注。特别是 2002年 11月 “威望 ”号油船溢油事件发生后，全世界对老旧油船的安全愈加重视。国际海事组织在修订 MARPOL73/78公约时重新修改第13G 条，以加速老旧油船的淘汰。但反观国内，油船的状况并未随着国际形势的发展而得到根本改观，船舶的安全状况堪忧 1。 . 经过多年的发展和研究，虽然取得了很大的进步，但是国内外油船出现事故比比皆是，例如据联合早报报道在新加坡一
2、艘油船和散货船今天早晨约 6时 10分在东部海岸相撞，造成约 2000吨原油泄漏，相撞位置距离樟宜海岸东南部约 13公里以外 2；据都市晨报报道昨天下午，一艘镇江籍运油船在京杭运河徐州周宅子油品专用码头装载柴油时，突然发生泄漏事故，徐州海事人员立即启动防污应急预案，有效控制了溢油险情，经查发现，船舶前舱左舷漏油 3；据新华网报道韩国海洋警察厅日证实，一艘在香港注册的油轮在韩国西部海域与一艘韩国驳船相撞， 导 致左舷破损 油轮上超过万吨原油漏入大海。 韩国官员称，这是韩国历史上发生的最严重原油泄漏事故，可能给韩国海域造成一场生态灾难 4。 新华网巴黎 3月 17日电（记者李学梅）法国大西洋岸卢瓦
3、尔省政府 17日宣布，一艘运油船在卢瓦尔河河口装油时管道发生泄漏，约 100吨重油泄入河内 5。据美国中文网报道一艘前往韩国的油船 11/17在离驶奥克兰不久， 撞上旧金山 -奥克兰湾桥桥墩，船上装载的大量原油大量泄漏。漏油对旧金山的海岸线造成污染，至少 8个海滩被迫关闭。旧金山大泄漏已经威胁沿海的海鸟和海洋动物生命安全。漏油事故还将对多个港口产业造成环境冲击 6。 据中国化工信息网报道在靠近厄瓜多尔马拉尼翁河上运油船在萨拉姆罗地段发生原油泄漏，影响到原始林区的生态环境。原油泄漏事件发生在上周末，地点在亚马孙洛雷多地区，那里有一家跨国石油企业。该公司的官员没通报泄漏的原油数量和造成的损失，为阻
4、止漏油公司已经采取一项紧急计划 7。 油船结构的强度分析有总纵强度与横向强度两部分 。 对于油船的结构设计 ， 现在一般认为还必须用有限元法进行直接计算 对立体舱段 (或整个货舱区 ) 进行三维空间刚架的有限元分析计算 ， 得到各种载荷工况下结构节点上的 位移和节点力 ， 再将上述节点位移或节点力施加到横向框架上 ， 进而对平面框架结构进行二维有限元分析 ， 求得强肋骨框架的应力状态 8。 对于油船结构的分析 ， 目前有许多不同的计算方法 9。 大型油船为了防止和减少油船搁浅或碰撞引起的油污染 ， 其结构特点是均采用双壳双底结构。另外视油舱宽度 ， 一般应加设 1 2 道纵舱壁 ， 否则因其货
5、油舱宽度变大 ， 自由液面影响严重 ， 而使船舶的完整稳性明显恶化 10。 . 船舶的结构强度设计一般采用规范设计和直接计算方法来完成。 直接计算法使得过去许多结构力学无法解决的问题迎路而解。并且直接计算方法可以从整体上反映结构的应力发布情况，可以实现全局优化，改变了传统的把总强度分开的做法。有限元法很早就被引入到船体结构强度分析中，经过几十年的积累，船 体结构有限元分析已经得到广泛的应用，但是对双体船整船有限元分析而言，如何建立一个能反映结构实际承力状况以及准确反映应力分布的计算模型仍然存在一系列的实际问题11。 目前很多学者已经把注意力集中在了油船结构优化设计上面。 下面讨论国内油船结构优
6、化设计进展。船舶结构优化设计需要相当的理论基础和计算手段 ， 需要针对不同的结构型式 ， 根据相应的设计规范 ， 建立合理可行的优化数学模型 ， 即确定结构优化的目标函数、设计变量和约束条件 ， 选择适当的优化策略 ， 选择或开发高效实用的优化算法方能进行。一般大型油船均需进 行直接计算法设计 ， 其中包含了结构优化设计的思想。目前 ， 船体结构的中部舱段结构优化设计包括纵向构件优化设计 ， 横向构件优化设计及横舱壁结构优化设计 12-14。还有应用自适应步长随机搜索法 15。 再 看看国外船舶结构优化设计进展。 国外绝大多数有关船舶优化设计的研究仍然是针对船体结构的重点部位的优化设计 ， 如
7、船体的中剖面优化设计、船体结构的框架、板架的优化设计。文献 16采用响应面法对油船的横舱壁结构进行了优化设计 ， 文中以规范规定的最小板厚以及最小模数为约束条件 ， 以最小横舱壁重量为优化目标 ， 采用 4 个设计变量的形式进行了三维的有限元的优化计算。对船体的型材进行了优化设计：以极限强度准则 (总强度及复合强度 ) 采用了线性有限元法和以总体强度、局部强度 (屈服强度、屈曲强度 ) 为约束 ， 采用非线性有限元对船体的型材进行了优化设计。文献 17采用罚函数法进行优化设计。此外 ， 随着计算机的普及和计算技术的发展 ， 采用三维有限元分析方法对舱段的优化设计方面也进行了相关研究。 国内虽有
8、一些文献进行过油船优化设计 ， 但使用的规范版本较老 ， 只是用空间梁系进行校核 ， 而且当时的计算机无论是容量、计算速度还是编程平台 ， 现在已经落 后 ， 不适应大型油船结构优化的要求。有些通用软件虽然带有优化模块 ， 但对大型油船这类复杂的结构优化还是不甚便捷和实用。随着大型通用软件的更新 ， 计算机硬件性能的提高 ，面向对象编程技术及相关平台的发展 ， 使我们有可能在较高的层次上开发专用的基于直接设计计算的大型油船结构优化系统 18。 本次研究还是采用规范法。其原因如下：规范设计中，其基本思想是将船体骨架全部离散成单个单跨杆件，以支柱 、 舱壁或是舷侧作为支承边界。在规定的计算压头下，
9、依据结构强度（弯曲和剪切）理论，单个杆件需满足一定的强度，刚度和稳定性要求，再 考虑其安全系数，确定构件的剖面模数和弯曲惯性矩。所以规范中一般给出的构件剖面模数和惯性矩的算式，其边界一般是简支或刚性固定，运用起来简便可靠，强度也能保证，还有规范设计方法简单 、 实用，这就是规范的优势 20。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题： 研究内容： 1、 船型主尺度计算确定 ，绘制新船型线； 2、 根据规范计算结构 尺寸，并校核 强度 拟解决主要问题： 1、采用什么方法得到新船的型线； 2、局部结构取材与总纵强度之间的关系。 三、研究步骤、方法及措施： 1. 船型主尺度计算确 定； 2. 新船型线生
10、成； 3. 结构规范设计、强度校核及相关图纸绘制。 四、参考文献： 1张硕慧水上危险品安全运输管理 M大连：大连海事大学出版社， 2003 2黄爱莲 .油船、散货船今晨相撞 2000 吨原油泄漏 N.联合早报， 2010-5-25（ 3） 3龚严巍 .运油船昨突发泄漏事故 N.都市晨， 2008-12-10（ 6） 4http:/ 5http:/ 6http:/ 7http:/ 8张少雄，杨永谦 .油船结构强度分析与研究 J.武汉交通科技大学学报 .2000（ 1）： 29-34 9张少雄 , 杨永谦 . 关于油船结构强度计算的几种方法 J.武汉造船 , 1999 (1) : 4 12 10俞
11、铭华 ,嵇春艳 ,管义锋 ,王自力 ,胡嘉骏 ,顾学康 .大型油船结构优化设计研究进展 J.江苏科技 大学学报， 2006（ 2）： 1-6 11黄乐华 .双体船型结构强度研究 D. 武汉 :武汉理工大学 ， 2006.4 12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. 13于宝海 ,肖熙 . 船舶结构优化设计 M. 上海 :上海交通大学出版社 ,1986. 14曾广武 . 船舶结构强度计算及优化 设计 M. 武汉 :华中工学院出版社 ,1985. 15 骆伟 ,唐文勇 ,张圣坤 . 34 万吨级 FPSO 的中横剖面优化设计 J . 海洋工程 ,20
12、04 (4) :7 - 11. 16ARAI M ,SHIMIZU Y. Optimazation of the design of ship st ructures using response surface methodologyC PracticalDesign of Ships and Other Floating Structures , 2001 :331 - 339. 17KARR D G. ,BEIER K P ,LEE KD.A. framework for simulation2based design of ship structuresJ .Journal of Ship Produc2tion ,2002 ,18(1) :33 - 46. 18邵雄飞 ,俞铭华 ,郭小东 .大型油船结构优化设计 J.江苏科技大学学报， 2007（ 2）： 1-5 19黄衍顺，陈斌，李响 .基于进化算法的双壳油船结构质量优化设计 J.中国 修船， 2006（ 10）： 21-24 20胡冰 .基于双体船局部结构强度的分析 D. 大连 :大连海事大学 2005.4
