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上海交通大学
硕士学位论文
集装箱船结构强度分析研究
姓名:姜桥
申请学位级别:硕士
专业:船舶与海洋结构物设计制造
指导教师:夏利娟
20090201
集装箱船结构强度分析研究
摘要

在国际航运市场上,集装箱船作为三大主要船型之一,在航运市
场上占有重要的地位。由于其结构上的特殊性,舱口宽度一般达到甚
至超过船宽的 85%,整船的扭转刚度远低于常规船舶,使得其在结构
强度和变形等问题上相比于其它常规型船舶显得更为复杂,除了常规
的舱段结构强度分析外,一般要进行全船有限元分析。
本文以集装箱船结构强度为研究对象,主要研究内容包括以下两
部分:
一是基于规范的货舱区主要结构强度评估研究。包括从 NAPA
Steel 中导出三舱段初始有限元模型,S 规范要求对其进行修
改和完善。根据规范要求校核工况,确定每一种工况的载荷和边界条
件,采用大型通用结构有限元分析软件 对其进行强度分
析,包括屈服分析和屈曲分析。其中屈服分析的结果应作为屈曲分析
的载荷边界条件,最后根据分析结果完善结构设计。
二是全船有限元分析。先在 Patran-Pre 中建立全船有限元模型,
包括水动力计算模型(Panel Model),质量模型(Mass Model)和结构模
型(Structure Model)。再采用 ABS 的 DLA 和 DNV 的 CSA-2 的思想,
在选定参考截面的扭矩和弯矩作为主要载荷参数后,采用三维流体动
力计算程序 DNV 的 SESAM 软件进行了波浪随机载荷的长期预报。
在此基础上导出设计波参数组,最后在全船有限元模型上计算船体结
构在各个设计波上的应力分布和变形,得到了全船的详细应力结果和
衡准分析。针对货舱评估区域构件应力水平,对全船有限元计算结果
和舱段直接计算的结果进行对比分析。结果表明在三舱段有限元计算
中,船级社规范为考察货舱区不同构件应力水平所作的载荷和边界条
件的等效是合理可行的。
本文详细地阐述了集装箱船货舱区结构强度评估和全船有限元
分析的详细过程。文中所采用的分析方法和过程对其他类似的船舶结
构强度分析和设计有一定的参考价值。

关键词:集装箱船,三舱段,有限元,整船强度分析,长期预报,波
浪诱导载荷,设计波
STRUCTURAL STRENGTH ANALYSIS OF CONTAINER SHIP
ABSTRACT
In the international shipping market,as one of the main types
ships,container ship plays an important role .The container ship is
different form normal vessels on the structural strength and deformation
because of its structural particularity of large open spaces,hatch width
generally meet or exceed 85 percent ship-wide,which makes the method
of the entire ship hull FE analysis a necessary.
In this paper,the strength of container ship is mainly
contains two parts.
The first part is about the direct calculation of structural strength of
cargo holds based S rules. The initial FE model is derived from
NAPA Steel and is modified S rules loads and
boundary conditon of ecah load case are added, is applied
on the strength analysis and calculation of buckling to obtain the detailed
results of the structure deformation and stress. The results of strength
analysi