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1、砰擊載荷作用下船首局部結(jié)構動響應分析畢業(yè)設計目錄第一章緒論11.1引言11.2國內(nèi)外發(fā)展狀況11.3本文主要工作2第二章砰擊載荷計算方法32.1概述32.2底部砰擊32.3外飄砰擊52.4首砰擊壓力和板厚的入級規(guī)范82.5波浪砰擊的周期10第三章結(jié)構動響應分析113.1概述113.2結(jié)構靜力分析113.3模態(tài)分析133.4瞬態(tài)分析173.5共振現(xiàn)象24第四章ANASYS建模與求解264.1概述264.2理論計算26504.3建立模型304.4施加邊界條件和外載并進行受力分析314.5小結(jié)48第五章結(jié)論
2、49參考文獻50外文資料中文譯文致謝50本科生畢業(yè)設計（論文）第一章緒論1.1引言船舶在惡劣的海況下高速航行時，由于前部船體會因頻繁出水入水和上浪等原因會在船艏底部、艉部及外飄等區(qū)域發(fā)生砰擊現(xiàn)象。強烈砰擊會引起一系列嚴重的后果。隨著大型船舶航速的不斷提高和高性能船舶（滑行艇、氣墊船和雙體船等）的廣泛應用，這個問題更加突出。國內(nèi)外多起船舶損傷報告證明，砰擊這種流體沖擊載荷是導致船體水線面下局部結(jié)構失效、船舶破損的主要原因。因此在高速船舶的設計中，砰擊載荷作為主要載荷，應把校核船舶結(jié)構在該載荷作用下的強度
3、作為船舶設計安全標準之一[1]。船舶在航行中受到水的砰擊力的作用，這種砰擊壓力持續(xù)的時間通常很短，但量值有時會很大。它輕者造成船體疲勞和局部結(jié)構變形，重則會引起結(jié)構的失效和崩潰而導致災難性后果。因此，研究物體入水所產(chǎn)生的砰擊壓力及其特性對于確定結(jié)構的設計載荷和保證結(jié)構的安全性具有十分重要的意義。根據(jù)發(fā)生砰擊的位置劃分，可分為底部砰擊、外飄砰擊、甲板上浪3種類型。船舶大幅運動時，船底會露出水面，當它重新入水時，會與波浪產(chǎn)生猛烈的沖擊，這種現(xiàn)象即為底部砰擊。船舶在運動的過程中，當波浪沖擊首部外飄區(qū)域時，也
4、往往會產(chǎn)生相當大的脈沖水動力，使船體加速度發(fā)生突變，這種現(xiàn)象成為外飄砰擊。甲板上浪是指船舶在洶濤中航行，波浪超過干舷涌上甲板時出現(xiàn)的現(xiàn)象。1.2國內(nèi)外發(fā)展狀況最早將二維水動力沖擊問題作簡化處理的是VonKarman。他提出的砰擊計算方法是一種經(jīng)典的方法。起源于水上飛機起降時的浮體底部砰擊力研究。主要適用于二維楔形體等速拍擊靜水面的情況[2]。與試驗相比，結(jié)果一般偏大。Wagner的貢獻是發(fā)展了Von-Karman的線性理論[3]，考慮了物體表面處存在水面隆起的效應，修正了這一理論。二十世紀七十年代末英
5、國Bishop，Price[4]等提出的船體載荷與運動的統(tǒng)一計算的理論亦稱二維船舶水彈理論，通過干模態(tài)疊加的方法，給出了一種二維求解方法。這一理論與方法為船舶動置于規(guī)則波上的載荷估算奠定了基礎，理論計算的結(jié)果與實驗室測得結(jié)果的比較吻合，說明了該蒞臨基本反映了實際情況，取得了比較令人滿意結(jié)果。Ochi-Motter基于實船和模型試驗統(tǒng)計結(jié)果提出了半經(jīng)驗的砰擊力估算方法?？梢杂嬎悴灰?guī)則波中的砰擊力響應，但壓力分布是假定的，航向的考慮欠佳。二十世紀九十年代，隨著計算機能力的開發(fā)，水動力學的數(shù)值計算獲得了發(fā)展
6、，開始廣泛應用于科研呵工程之中。其中比較典型的是，Zhao和Faltinsen[5]50本科生畢業(yè)設計（論文）由數(shù)值計算方法來求解二維任意剖面的入水沖擊問題。Zhao等提出的水動砰擊理論適用于任意的二維剖面形狀，但斜傾角不得小于5o。近幾年被許多學者廣泛應用于各類砰擊問題研究。同時，我國學者盧熾華等同樣由理論計算研究了二維對稱物體的入水沖擊問題[6]。在完全非線性自由表面的條件下，運用線性單元的邊界積分方法，掌握了二維剖面的入水沖擊過程。將楔形體計算結(jié)果與Zhao和Faltinsen計算的作了比較，驗
7、證了方法的穩(wěn)定性和可靠性。本課題針對船首局部結(jié)構開展在砰擊載荷作用的動力響應分析研究。研究這一問題，必須要具有一定的振動理論的基礎知識。近年來，船體振動這一門學科在國內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展。自從遷移矩陣法用于計算船體總振動以來，短短幾年已發(fā)展為有限元法、模態(tài)綜合法、雜交子結(jié)構法等作為實船和模型的計算方法，同時工程上適用的近似計算方法和公式也得到不斷的發(fā)展和完善。在實驗技術方面，由于電子計算技術的發(fā)展，激振、測試記錄和分析等實驗手段日益更新，利用實驗模型的模態(tài)分析方法也已開始再船體振動領域應用。本文主要是
8、利用ANSYS有限元軟件進行靜力和動力學分析。1.3本文主要工作本文主要工作包含以下三個方面：1.對波浪砰擊壓力發(fā)生的條件和計算方法進行論述。2.對板和板架進行靜力分析和動力學分析。主要包括板和板架的位移、應力、固有頻率和強度校核。3.運用ANSYS有限元分析軟件，結(jié)合板的要求，依據(jù)有關的理論和規(guī)范建立模型，對其受力加載，并進行靜力分析、動力學分析和校核。50本科生畢業(yè)設計（論文）第二章砰擊載荷計算方法2.1概述船舶在波浪中航行時，波浪與船體之間發(fā)生的沖
