1、 毕业设计文献综述 船舶与海洋工程 船体带孔甲板的稳定性 一、前言 船舶是一个复杂的水上工程建筑物。它航行于江河湖海，担负着运输、生产、战斗及其他各种任务。我国有漫长的海岸线，无数的内河湖泊，还有广阔富饶的海疆，为此就需要大量的、各种类型的船舶来从事各方面的工作，为社会主义革命和建设服务。为了保证船舶能很好地完成上述的任务，船舶应具有良好的航行性能、工作性能和具有一定的强度 1。 近年来，船舶行业发展迅猛，就其原因，主要有运输能力强、经济性能好等优点。船的好坏主要看船体结构是否具有足够的强度，所 以正确地评估船舶在设计制造和使用过程中的结构强度，有助于有效利用材料，减轻船体结构重量，降低建造成
2、本，增加装载能力，也是提高船舶的经济性和安全性的有效方法。随着运输业的不断发展，船体的稳定性成为大家关注的焦点。稳定是指船受外力作用离开平衡位置而倾斜，当外力消失后，船能回复到原平衡位置的能力。而甲板是船体的重要构件，是船舶结构中，位于内底板以上的平面结构，用于封盖船内空间，并将其水平分割成层。为了制造、检查或是减轻重量的需要，通常在甲板上开孔，这些开孔的存在不可避免的会导致船体的力学性能的变化，严重情况下可能 会大大降低船体的承载能力。因此，研究船体甲板开孔后的稳定性对船的安全性具有重大的意义。 二、主题 在船体结构设计中，有以下几种常见的方法：力法、位移法、能量法、矩阵位移法、有限元法。而
3、有限元法的应用是基于其他几种方法发展起来的，计算方面较为简便，所以采用有限元法来分析船体甲板开孔后的稳定性。 超大舱口集装箱船舱口围板的强度分析及连续性的处理 ，这本参考文献主要是 4000TEU 级巴拿马型集装箱船为基础，采用计算和比较方法，通过对超大舱口集装箱船纵向连续舱口围板在弯扭时的受力与变形特性及其在船体梁弯扭中的作用分析，结合纵向舱口围板高度变化对船中剖面模数影响的统计分析，提出超大舱口集装箱船舱口围板结构形式及连续性处理方法 2。 基于共同规范的散货船舱口盖结构强度分析，这本参考文献主要是对载重23000t 无限航区散货船舱口盖强度进行了校核。按照散货船共同结构规范要求进行有限元
4、建模并确定外载荷，通过有限元计算并对原设计结构进行优化改进，以满足规范的强度要求。通过计算该舱口盖主要支撑构件的屈曲应力，验证了优化结构的合理性 3。 大型集装箱船舱口盖疲劳寿命研究，这本参考文献提出大型集装箱船舱口盖的疲劳问题，基 于 S-N 曲线提出分析方法，对某 8530TEU 集装箱船上的典型舱口盖结构进行疲劳寿命分析，并将计算结果与船级社规范推荐方法计算的结果相比较，得到有益结论 4。 28000dwt 多用途船二层甲板及其舱口盖强度分析 ， 这本参考文献主要是对某 28000dwt 多用途船 No.2 舱二层甲板及其舱口盖进行有限元强度分析，最后得到结构的许用载荷值，并与船舶所有人
5、提供的原始值进行比较 5。 大型舰船甲板结构模态的有限元分析 ， 这本参考文献应用有限元分析软件 MSC. NASTRAN 建立了板梁结合的 3D 大型舰船甲板结构有限元 模型 ,计算了其模态 ,并对计算结果进行了分析 ,说明了其产生的原因 6。 船舶结构有限元模型快速生成研究，这本参考文献主要是 船舶结构有限元模型快速生成研究 寻求一种快速的船舶有限元建模方法，直接利用 AutoCAD 中的二维结构图来快速生成船舶结构的三维有限元模型，是一种自动化程度较高、快速性较好的方法，通过介绍船舶结构有限元模型数据的计算生成方法等，体现了其在船舶结构有限元建模上的优越性及局限性，以利于深入开展研究 7
6、。 由于一般船舶的船底结构比甲板结构要强，整个船体梁剖面的中性轴距船底近，距甲板远，因此 甲板骨架和甲板板失稳的可能性比船底的要大得多。到目前为止，已有不少由于甲板结构失稳而引起船舶破坏的实例，因此研究稳定性问题对保证船体强度有十分重要的意义。近年来，随着造船中高强度钢的应用，使得构件断面的尺寸可以减小，而失稳的可能性就增大，于是保证这种高强度钢构件的稳定性也就显的更加重要。 所谓甲板板架通常是指由甲板纵骨与横梁组成的纵骨架式船的甲板板架。这种板架在船体总弯曲的压力作用下，有可能整体丧失稳定性。 研究结构的稳定性就是需要求出结构的临界压力或临界荷重，临界荷重取决于结构的尺寸、形式和材料，是一个
7、结 构的固有值，将临界荷重与结构实际的工作荷重相比，就可以判断船体的结构是否会失去稳定性。 临界荷重是结构处于临界状态的荷重。要判断一个结构是否处于临界状态，我们需要给结构一个微小的偏移（或干扰）；如果结构在偏移位置不能平衡而要回到原处，则结构原来的平衡位置是稳定的，相应的荷重必小于临界荷重；如果结构在偏移位置不能平衡但不复原而有继续加大变形的倾向，则结构原来的平衡位置是不稳定的，相应的结构荷重必大于临界荷重；如果结构在偏移位置能保持平衡，则结构原来的平衡位置是中性的，此时结构的荷重就等于临界荷重。因此，子结构 的中性平衡位置就是结构的临界状态，中性平衡位置相应的荷重就是临界荷重。为此，在研究
8、过程中，我们只需要假设船体结构处于中性平衡状态，即结构获得小偏移时的平衡状态，满足此条件的最小荷重即为临界荷重。 三、总结 随着船舶运输业的日益发达，船舶稳定性问题成为一个比较关注的问题。 60年代出现的有限元法是把弹性体离散为有限个单元，即认为弹性体是有限个单元的组合体，对每个单元用能量法的思想来求位移与力之间的关系（即求单元的刚度矩阵），再借助于电子计算机计算。因而有限元法是一个基于变分原理的把连续体离散化的数值解法，它可以 方便地解决复杂的结构形式及复杂载荷及边界条件等问题，亦能处理非均匀材料及非线性应力与应变状态的结构问题。 经过这段时间的学习以及查看相关的书籍，发现有限元在船舶稳定性
9、的应用，使船舶结构在计算方面以及自动化方面有了较大的提高。同时，有限元法直接采用 AutoCAD 的二维结构图，能够快速生成船舶结构的三维有限元模型。其中，查找参考文献是一个重要的环节，加深了自己对船体结构的认识与理解。此外，研究过程中采用 AutoCAD 画图，从而对此工具的使用更加的熟练。最终 ,提高了自身的动手能力，从而将理论知识和实践相结合。 参考文献： 1 陈铁云，陈伯真 .船舶结构力学 M.上海交通大学出版社 .1991.8 2 李小平，黄芳昌超大舱口集装箱船舱口围板的强度分析及连续性的处理J船舶 1998.6 3 杨赵华，吴卫国基于共同规范的散货船舱口盖结构强度分析 J交通科技
10、2008.2 4 余龙，顾敏童，夏利娟等大型集装箱船舱口盖疲劳寿命研究 J船舶工程 2008.1 5 张汇平，唐永生，余小川 28000dwt 多用途船二层甲板及其舱口盖强度分析 J计算机辅助工程 2006 6 李兵，刘从军，梅永娟等大型舰船甲板结构模态的有限元分析 J华东船舶工业学院学报（自然科学版） 2005.1 7 李平书，严家文，任鸿船舶结构有限元模型快速生成研究 J 2007.4 8 Ohtomi K. Free Vibration of Rectangular Plates Stiffened With Vis2 coelastic Beams J. Journal of Appl
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