1、 毕业论文开题报告 船舶与海洋工程 型钢加筋构件对于船体中板的自由振动的影响 一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义 1 加筋板在国内 的研究现状 加筋板结构是一种常见的结构形式，它被广泛地应用于桥梁、建筑、航空航天、船舶等工程结构中。加筋板是船体结构的主要组成部分，它在保证结构可靠性和耐用性的前提下可大大地节省结构材料，减轻结构重量，从而提高结构效率和经济性。通常，在相同的外荷载作用下加筋板的用钢量只有普通钢板的一半。在船体结构中 .板的卞要作用县吸收而内及垂向毅荷 .并将其分配给船体的其它构件。而加强 筋能承担大部分的垂向载荷并保证板有足够的稳定性来承担面内压力。当所受的外载荷
2、达到一定值时，加筋板格的破坏以及整体加筋板的失稳将导致船体的最终破坏。 关于加筋板的基本方程及固有振动、自由振动的解法。一般都可以采用经典数学分析方法的精确解法，各自针对特定的几何形状、边界条件、板件参数和载荷的，而且主要解决一些比较正规、简单问题。但实际工程情况比较复杂，而且还有一些和其它构件组合情况，难于借用已有各法进行分析，因此需要寻求对一般板件均为适用，但又较为简易、近似的普遍解法，这对解决实际工程问题是很有意义的，当然这些 近似解法也是建立于上面各章所述板件振动理论基础上的。 近似解只能给出具有一定误差的近似结果， 其中必定存在一定的误差，其中包括数据误差，计算误差，机器误差及人为误
3、差等。 但是对实际振动分析还是很为实用的。即使是“精确”解，也不过是真实解的一种逼近。这里还必须明确的一个概念是，近似方法结果不一定比“精确 ” 法实际解误差大，因为许多“精确 ” 解均是无穷级数和，取有限项的实际结果可能有相当大的误差 ;另一方面，一些变分与数值解法却可以获取所需要的足够高的精确度 ;另外，大量近似解法均归纳为统一的线代方程组，易于用成熟、统一程 序在计算机上求解，可减少人为误差，从而也提高结果的精度。 加筋板振动分析的近似解法种类繁多，但主要可分为两大类。一类是近似解析解。主要是基于变分方程的变分解法。一类是数值解法。目前计算技术的蓬勃发展，这类解法越来越受到重视与欢迎。
4、2有限元法在 加筋板 振动计算中的应用 而有限元法是一种基于变分原理的把连续体离散化的数值解法，具有适应性强，效能较高等优点。有限元的实质是把求解区域分成为有限个单元，这些单元只在求解区域的节点处和单元的边界上互相连接，这样求解区域被离散了，并且表示为有限个单元的组合体。 有限元分 析的基本研究方法可以概括为“ 结构离散单元分析整体求解”的过程。经过近 50 年的发展，有限元法的理论日趋完善，已经开发出了一批通用和专用的有限元软件。 Nastran 是当前国际上流行的大型结构有限元分析软件，广泛地应用于航空航天、船舶、建筑等行业，是一种通用程序，可以用它进行多种行业多种类型的有限元分析。结合
5、Patran 软件可以高效准确地建立分析结构的三维实体模型，自动或手动生成有限元网格，建立相应的约束及载荷工况，并自动进行有限元求解，对模态分析计算结果进行图形显示和结果输出，对结构的动态特性做出评 价。它包括静力分析、屈曲分析、动力学分析、灵敏度分析、热传导分析和流 固耦合分析等众多功能模块。在用有限元法率计算时，首先将结构离散成很多单元，如板元、膜元、梁元、杆元等，通过节点连接而构成计算模型。在此基础上计算单元刚度矩阵，再组装构成整个结构的刚度矩阵 ;同时，采用相应的办法 (如集中质量法或一致质量法 )构成质量矩阵。 二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 ： 论文研究了型钢加筋构件对船体中
6、板自由振动的影响，主要研究内容包括以下几个方面： (1)薄板的自由振动振动公式推导。从薄板板结构横向振动微分方程推导了薄板板 结构固有频率和振型求解的解析方法，板结构四边简支、两对边简支的矩形薄板的自由振动。 (2)船体板梁振动计算有限元理论与方法，学习了有限元方法在板结构动力学分析中的理论和方法应用，主要有有限元基本理论、振动方程、板结构的刚度矩阵和质量矩阵计算、固有频率和振型的计算等。 (3)对于带有型钢加筋构件的船体中板的振动分析。应用大型有限元软件MSC.Patran/Nastran 完成了 加筋 板结构振动分析，包括 Patran 软件模态分析功能学习、 加筋 板结构的有限元建模与计
7、算、 加筋 板结构振动计算结果分析等。 三、研究步骤、方法及措施 ： 1、 学习 板梁结构 的相关内容，查找有关资料 ； 2、 学习有限元算法，对有限元有一定得了解 ； 3、 学习 PATRAN 软件基本操作 ； 4、 学习 PATRAN 软件 ，初步建立三维模型； 5、 学习 PATRAN 软件 对模型进行不同大小网格的划分； 6、 用 PATRAN 软件 对模型进行自由振动分析； 四 、参考文献 1 骆庆卫 . 内河船舶振动及减振措施 J. 江苏船舶， 2004， 21（ 5） ： 1-2. 2 张强 . 矩形薄板四边固支时的自由振动分析 B. 成都，西南交通大学土木工程学院， 2010，
8、 142-143. 3 石勇 朱锡 . 整船结构振动分析中的几个问题 A. 武汉，海军工程大学， 2002 (6)： 12-15. 4 李晓彬 刘 虓 吴卫国 裴智勇 . 船舶上层建筑振动计算模型分析 J. 交通科技 ， 2001,(6):28-29. 5 刘虓 张波 陆艳红 .ANSYS 在船舶有限元分析中的应用技巧 板单元 J. 广东造船 ， 2004,(4),4-12. 6 李晓娟 何韫如 .纵骨架式船舶结构垂向振动的三维有限元分析 N.华东船舶工业学院学报， 1995（ 9），（ NO.3(第 9 卷 )） . 7 胡 宾 韩彦民 . 降低船体振动的桨舵偏置设计 方案 D. 上海， 7
9、11 研究所，2000,6-7 8 黄国权 . 智能结构应用于船体振动控制的研究 J.船舶工程 ， 2004,26（ 6）： 30-33. 9 翁 长 俭 . 我国船舶振动冲击与噪声研究近年进展 J.中国造船 ， 2001（ 9） ,42（ 3）： 68-80 10 黎 胜 赵徳有 .船舶板梁组合结构的振动分析 J.船舶工程 ， 2000,（ 6）： 11-12 11 黄海明 .浅谈防止与减少船舶振动的措施 J.珠江水运 ， 1999（ 10） ,36-37 12 卢仕杰 .48m集装箱船的振动分析 J. 广东造船 ， 1998,(1),12-16 13 郑云龙 .大型船舶结构有限元静动力分析
10、方法及软件系统 J.船舶工程 ， 1998,（ 3）： 9-12 14 邹勇 郑莎莎 徐铭麒 . 28000吨多用途货船船体振动分析 J.船舶设计通讯 ， 1998（ 6） ,（ 1-2）： 18-23 15 杨德庆 郑靖明 王德禹 金咸定 . 基于 SYSNO ISE 软件的船舶振动声学数值计算J.中国造船 ， 2002（ 12） ,43（ 4）： 32-37 17 顾永宁 鲍莹斌 陈伟刚 .船体振动响应预报 J.船舶工程 ， 1998,（ 5）： 8-10 18 郭 列 吴士冲 何富坚 .舰艇结构局部振动计算模型研究 J.船舶工程 ， 2000,（ 2）：21-29 19 李维嘉 曹青松
11、. 船舶振动主动控制的研究进展与评述 J.中国造船 ， 2007（ 6） ,48（ 2）： 68-75 20 付世晓 赵德有 黎胜 .船舶局部结构振动分析中边界条件的简化和修正方法研究J.船舶力学 ， 2004（ 2） ,8（ 1）： 92-98 21 石慈忠 . 大型自卸船船体振动研究 J.船舶设计通讯 ， 2003（ 6） ,（ 1-2）： 16-21 22 李品敏 . 船舶振动及减振技 术的应用分析 J.广东造船 ， 2010,40-42 23 羊维瓒，超大型油船振动分析研究 D.大连，大连理工大学， 2004,1-10 24 李 兵 寻正来 .大连远洋教学实习船有限元振动分析 J.船舶
12、设计通讯 ， 2006（ 6） ,（ 1）： 33-38 25 张晓君 基于 Nastran的船舶局部强度有限元分析 N.浙江海洋学院学报 ， 2006（ 9），（ NO.3(第 25卷 )） . 26 曹志远 板壳振动理论 M.第 1版 .北京：中国铁道出版社， 1983 27 刘彦峰 密加筋结构强度和翁定性的力学性 能分析与结构设计 D.武汉：武汉理工大学， 2006. 28 宁连旺 ANSYS有限元分析理论与发展 A.太原：中国铁道出版社， 2008:65-68 29 Zheng Yunlong Yu Lei.A new finite element for static and vib
13、rational analysis of double-hull structures.NJournal of Dalian University of Technology， 1998（ 7），（ NO.4(Vol. 38, No. 4)） . 30 Jingtao Du Zhigang Liu Free vibration of two elastically coupled rectangular plates with uniform elastic boundary restraints NJournal of Sound and Vibration,2011 五、研究工作进度 ： (1) 2010.12.05-2011.02.14 外文资料翻译及文献综述撰写 (含开题报告 )； (2) 2011.02.15-2011.02.18 薄板自由振动频率的方法 ； (3) 2011.02.19-2011.04.15 有限元理论与方法研究； (4) 2011.04.16-2011.04.30 patran 软件学习； (5) 2011.05.01-2011.05.15 各种形式加筋板 建模、 振动 分析； (6) 2011.05.16-2011.05.31 完成毕业论文纂写； (7) 2011.06.01-2011.06.05 毕业答辩准备、毕业答辩、教师评阅。
