文档介绍：上海交通大学硕士学位论文
超大型矿砂船全船结构强度计算及内部货物载荷分布研究
硕士姓名:罗秋明
专业:船舶与海洋结构物设计制造
研究方向:船舶与海洋工程结构强度
导师:唐文勇教授
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院
2010 年 1 月
Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for the
Degree of Master
Research on Whole Structure Strength Analysis and Internal
Cargo Load Distribution of Ultra Large Ore Carrier
Candidate: Luo Qiuming
Supervisor: Prof. Tang Wenyong
Major: Design and Manufacture of Naval
Architecture and Ocean Structure
Shanghai Jiao Tong University
School of Naval Architecture, Ocean and Civil Engineering
Jan. 2010
超大型矿砂船全船结构强度计算及内部货物载荷分布研究
摘要
超大型矿砂船 ULOC(Ultra Large Ore Carrier)拥有巨大装载容量,
在世界航运业高速发展的新时期具有广阔的市场前景,而我国现已成
为世界上最大的铁矿石消费国,因此研究和开发超大型矿砂船对实现
我国船舶工业“国轮国造”、“国能国解”的目标具有重要而现实的意义。
超大型矿砂船在结构上与传统的散货船有较大的差异,其典型横
剖面具有鲜明的特点,且船体本身超大型化的要求使得其结构性能备
受关注。超大型矿砂船由于船体结构的特殊性和船体尺度的超大型化,
超出了现有规范的使用范围,因此需采用全船有限元方法对船体结构
强度进行计算。本文在研究超大型矿砂船全船分析的基础上,探讨了
超大型矿砂船全船结构有限元模型和质量模型的建模方法、波浪载荷
计算方法和内部货物载荷计算方法,以及解决全船载荷动态平衡的惯
性平衡处理技术,形成了一整套超大型矿砂船全船结构强度直接计算
流程。
针对超大型矿砂船内部矿砂载荷的模拟,本文借鉴挡土墙上土压
力计算模型,在经典土压力理论的基础上,应用水平层分析法,分析
了散粒矿砂货物对货舱舱壁的压力分布。与经典的库仑主动土压力理
论和散货船共同规范计算公式所得的压力为线性分布不同的是,本文
所得的斜舱壁压力分布呈现出非线性特征,特别是在接近内底的斜舱
壁下端,压力会明显变小,这一现象与实船测量结果的趋势比较一致。
通过对比上述几种方法的压力分布,综合考虑矿砂沉降和航行中的振
动、横摇等因素,结合实船测量数据,得到简便而又相对准确的计算
公式,为超大型矿砂船强度校核的内部矿砂载荷计算提供参考依据。
本文以一条 45 万吨级的超大型矿砂船为例,完整实现了全船有限
元分析全过程,计算出各个工况下的船体变形和应力。本文的研究工
作对开展超大型矿砂船全船结构强度直接计算具有指导作用,并可为
船级社制定相关的指南提供技术参考依据。
关键词: 超大型矿砂船有限元全船分析惯性平衡矿砂载荷非线
性分布
Research on Whole Structure Strength Analysis and Internal
Cargo Load Distribution of Ultra Large Ore Carrier
Abstract
With the recent rapid development of the world’s shipping industry, the
large-scale trend of ships is clearly accelerating. Since ultra large ore carrier
(ULOC) has a huge loading capacity and China has e the world's
largest iron ore consumer, ULOC has broad market p