隨著科學技術的不斷進步，輪船結構以及輪船使用的材料都有很大的進步。其中船體的整體結構和承受的能力是保證輪船安全的重要保障，它關係到輪船是否安全出航和安全返航。下面是小編整理的關於船舶與海洋工程結構極限強度分析的碩士論文，歡迎大家閱讀。
船舶與海洋工程結構極限強度分析
摘要：當輪船受到外部衝擊載荷時，輪船整體結構就會變形，當這個變形達到最大極限狀態，這時的極限狀態叫做極限彎矩。輪船整體構架承受全部抗擊的最強能力是極限強度。本文對船舶結構極限強度。進行了分析和研究，提出了有限元分析方法進行強度和極限分析。
關鍵字：極限強度，船舶，結構，船舶與海洋工程
隨著科學技術的不斷進步，輪船結構以及輪船使用的材料都有很大的進步。船體的整體結構和材料成為當今社會研究的主要物件。隨著計算機技術的日益成熟，船體整體結構和承受的。屈服力都可以採用軟體模擬來快速精確的計算。
1引言
船體的整體結構和承受的能力是保證輪船安全的重要保障，它關係到輪船是否安全出航和安全返航。隨著先進的設計技術的進步，計算機相關設計軟體已經可以。設計整體結構和模擬測試船體的整體結構。分析船體結構和整體強度是一個複雜的非線性過程，必須進行合理的劃分，採用好的分析方法才能得出精確的數值。新材料的不斷出現使船體材料耗費變的越來越經濟合理，同時船體結構屈服強度也變的越來越理想。
在分析船舶整體結構變形和極限強度的時候，我們所研究的絕大多數問題都是屬於線性的微弱形變問題。在微弱整體的結構中，位移和應變可以被線性化，等效於正比關係。但是，在實際中，不規則物體所受的應力和應變都不是線性的，常見的有懸臂樑的彎曲，U形樑的變形等等。
2總體結構狀態
船舶的總體結構狀態時一個非常複雜的過程。總體結構的崩潰在過去幾年是一個非常普遍的現象，它是船體結構所受衝擊超過了材料本身的極限，這時候支撐樑不能夠支撐船體整體結構。以上情況不足為奇，在飛機和潛艇外體上也經常出現類似情況。目前，中國的船體分析技術的研究還處於起步階段，與國外已開發國家。先進水平仍有很大的差距。為了進一步研究分析，我國投入資金和人力，在實際工程中，建立一個比較完善的船體分析系統，包括原動機轉速控制系統，同步船體結構系統，輪船控制系統管理相關技術的研究，實驗研究了一系列模擬各種惡劣的條件下，容易控制船體結構的一些關鍵技術，並做了可行性分析。船舶具有非常重要的作用，特別是對船體分。析屈服強度的分析，輪船安全可謂海軍艦艇的生命線。動力和結構形成一個整體輪船系統，為船體結構極限強度分析的發展。指明瞭方向。
3極限強度分析法
如何分析船舶結構的極限強度是一個複雜而且非常有意義的過程。分析這種複雜的船體結構沒有一種比較準確的分析方法。在分析極限強度的時候，我們通常採用複雜問題簡單化，採用線性和非線性結合的方法，有限元和邊界元分析相結合的方法。
3.1逐步破壞分析法
上世紀末，美國物理學家的在基於對懸臂樑、加筋板在軸向壓縮載荷作用下結構失效問題的研究成果中提出了逐步破壞的分析方法。船體結構破壞不是一個迅速變化的過程，是一個一步一步的程式，同時也不會一下子超過屈服極限，隨著應力的增大逐漸的增大的逐漸破壞。在進行破壞分析的時候，首先建立屈服應力和位移的曲線關係。
3.2非線性分析法
分線性分析方法必須。對船體分析採用模組化分析，必須充分考慮如何進行分段，分段之後逐個段進行非線性分析。在這個工程中，一個段的結構有自己的不同，針對不同結構進行線性化分析和非線性化分析。每個分段包含一個骨架間距內的所有主要構件，選擇或者利用發生崩潰概率最大的情況進行分析的原則，對所承受的分段骨架進行全面的分析和模擬。這種分析方法需要對每一段進行模型建立，然後一個模型模型的分析。船體總體結構的彎曲和抗屈服能力不同導致分析結果不同。
3.3有限元分析法
有限元分析方法是結構分析的簡單方法，它能把複雜問題簡單化，分析整體結構的節點和網格。在進行有限元分析的時候，通常對船體結構進行網格劃分，然後進行網格施加約束，在均勻網格上施加可變的。激勵，觀察整體結構的響應。採用這種方法能模擬船體的邊界條件和整體約束。有限元分析方法綜合考慮。船體的.形狀和材料的不同，通過不同載荷的約束，我們可以分析出結構極限(包括最大應力，最大屈服極限)。最近幾年，有限元分析方法被應用在船舶整體分析和部分結構分析的案例非常多。這種分析方法有兩個個缺點。一是。不能很好的模擬真實環境，不能考慮周圍環境對整體結構形變的影響。第二對於結構複雜的構件，有限元分析方法對於複雜的結構不太實用，設定相關演算法時間太長，不能在有效的時間完成任務。這種分析方法的優點有以下幾個方面：
(1)對船體建模方式直觀明瞭。在分析結構的時候可以採用線性劃分和非線性劃分網格。採用相關軟體完全可以分析所有動態結構的模型和模擬。利用有限元分析模組的視覺化建模視窗，動態結構的框圖和模型可迅速地建立和模擬研究。使用者需要選擇元件庫(對應的子模組程式模組)中選出比較合適的模組，然後並改變需要的形式，拖放到新建的建模視窗，滑鼠點選或者畫線連線都可以搭建非常可觀的結構模型。他的標準庫擁有的模組遠遠大於一百五十多種，可用於搭建和模擬各種不同的、種類變化的動態結構。模組包。括輸入訊號源子模組、動力學元件子模組、代數函式和非線性函式子模組、資料顯示子模組模組等。模組可以被設定為觸發埠和使能的埠，能用於模擬大模型結構中存在條件作用的子模型的行為。
(2)可以構建動態結構模型。可動結構的模型可以修改並進行模擬。有限元分析還可以作為一種圖形化的、數字的模擬工具，用於對動態結構模型建立和操作改變規律的研究制定。
(3) 模組元件與使用者程式碼的增添和定製。已有模組的圖示都可以被使用者修改，對話方塊的重新設定。使用者完全可以把自己編寫的C程式碼、FORTRAN程式碼、Ada程式碼直接植入模型中，此外模組庫和庫函式都。是可定製的，擴充套件以包容使用者自定義的結構環節模組。。
(4)設計船舶結構模型的快速、準確。他擁有優秀的積分和微分演算法，這樣給非線性結構模擬帶來了極大的方便，同時也帶來了相對較高的計算精度。可以選擇比較先進的常微分方程求解器和偏微分方程求解器，還可用於求解力學剛性的和非剛性的結構，還可以求解具有事件觸發的邏輯結構，求解或不連續狀態變數的結構和具有代數環和引數環的結構。軟體的求解器可以確保連續結構或離散結構的模擬高速、準確的進行。
(5)複雜結構可以分層次地表達。根據個人需要，若干子結構可以由各種模組組織。按照自頂向下(從元器件到結構)或自底向上(從實現的每一個細節到整體結構)的方式搭建整個結構模型。這種分級建模能力能夠使得程式碼豐富的、體積龐大的、結構非常複雜的模型可以簡便易於行動的構建。結構子模型的層次數量和子子模組的分層次數量完全取決於所搭建的結構，軟體本身不會限制到搭建的模型。有限元還提供了模型和子。模組結構瀏覽的功能。這樣更加方便了大型複雜結構結構的操作。
(6) 模擬分析的互動式。該軟體顯示的示波器可以圖形顯示和動畫的形式顯示出來，資料也可以動作的形式顯示，What-if分析執行中可調整引數模型進行，監視模擬結果能夠在模擬運算進行時。可幫助使用者不同的演算法可以快速評估，進行引數優化這種互動式的特徵。
由於有限元模組是全部融合於有限元，一次在有限元模組下所有的計算的結果都完全可儲存到有限元軟的工作空間中，因而就能使用有限元所具有的眾多分析、視覺化及工具箱工具操作資料。
4舶在軍事上的發展狀況
在軍事上的應用：在上世紀90年代，以美國為首的國家海軍大力發展海軍輪船效能優化，整體結構和效能得到優化。於93年提出了水面艦艇先進機械專案計劃(提前海洋表面計劃ASMP)。
美國的目的是建立一個國家的最先進的艦艇推進系統，能夠實現遠端作戰和抗高撞擊的能力。美國海軍採用先進的智慧裝置，同時採用電氣控制和機械控制系統。在同一時間滿足指定的效能，在分析極限強度上加大了投資，軍用船舶的其他方面投資也有顯著的減少。隨著ASMP計劃進一步研究，權力一體化“和”模組化“的方法來研究船舶電力發電、運輸、轉化、分配。利用共享設定海軍的推進裝置用電、日常的用電。各種武器裝備輸電發電和配電系統構成的綜合電力系統，美國海軍相當重視電力在船艦上的應用。
我國海軍在研究這方面也不遜色，國內有先進設計理論和分析方法。對船舶承載能力和撞擊能力做過實驗分析。
5結
本文介紹了船舶結構極限分析的三種不同的方法，並進行了對比分析，最後得出結論：有限元分析方法耗時比較長，但是能夠很高的分析和模擬船舶結構極限。
參考文獻
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