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复合材料船舶的结构振动与控制研究开题报告

 2020-12-13 11:12  

1. 研究目的与意义(文献综述)

众所周知,现在已经有许多的船分布在各个海域。随着船舶向大型化、高速化方向发展,其振动、冲击与噪声的研究也愈来愈引起人们的重视。近年来,国内各单位在该领域做了不少工作,取得了显著的进步,研究船体结构震动与分析越来越受航运企业的重视。事实上,通过考虑复合材料船体震动及水路运输的特殊性会存在一个最优的配合点,该最优的配合点,并不是通过公式就可以简单的推导出来,通常采用有限元法或迁移矩阵法。

对于舰船,应用复合材料建造面临的主要问题是船体梁的刚度太低。makinen等推测,采用复合材料夹层结构制造50米长的巡逻艇,其船体梁的偏转比钢质艇高出300% alm计算得出,50米长的海军舰艇,如采用复合材料,船体梁的挠度比钢制结构高出240%。船体梁挠度增加会带来一系列问题,如在铰接处和连结处等产生疲劳裂缝,影响推进系统及有关设备工作,降低船舶性能,甚至产生灾难性后果。同时,为了顺应船舶的发展趋势,船用复合材料制造技术正向高性能、自动化、低成本、整体化、数字化等方向发展,以充分发挥复合材料的优势实现舰船轻量化的目标,从而提高舰船的综合性能。满足先进复合材料低成本、整体化的发展方向,己成为现代复合材料研究的关键技术之一,未来随着先进复合材料技术的发展将渗透至船舶领域的各个方面。复合材料在舰船中的应用,能够实现减重和提高综合性能的双重效果。国外在这方面的研究及应用己取得较大成就,并且研究力度还在逐渐加大。

本论文着眼于大型船舶结构计算方面的研究及探讨。由于利用msc.patran、msc.nastran软件对全船有限元分析方法和步骤进行了详细地介绍,所以对于江海直达散货船这类大开口船舶的整船分析有一定的指导意义。另外,由于对于例船模型有详尽的分析和建立过程,以及对各种最不利工况和载荷组合下进行了结果分析,所以对该类船的设计与开发研究也有一定的借鉴和参考价值。同时,对缩短此类船的设计与开发周期,提高经济效益和社会效益,完善同类船的结构技术性能也有着重要的意义。从根本上提高我国船舶工业的竞争力,就必须制定正确的船舶工业发展战略建立船舶工业现代企业制度,建立公平的市场竞争环境,国家积极扶持船舶工业技术创新,积极促进船舶配套工业的发展。

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2. 研究的基本内容与方案

(1)总体的设计的基本内容:主要包括1、复合材料船舶的船体结构有限元模型建立;2、复合材料船舶的船体设备载荷激励数据分析;3、复合材料船舶的船体结构振动分析;4、复合材料船舶的船体结构控制技术分析;

(2)目标:从总体上看,中国船舶工业的国际竞争力呈现越来越强的趋势,但是仍存在很多问题。如我国造船工业与发达国家相比,还存在着大而不强、强而不优的问题。针对复合材料船舶舶结构形式,工程中关注的是船舶在保证其强度、稳定性要求基础上的振动问题,因此针对钢混合船舶这类船型,开展其结构振动分析与控制技术研究就是为了使船在使用期限中误差更小,缩短制作周期,满足各方面需要等。

(3)方案和措施:基于patran的钢混合船舶的结构有限元动力分析,主要采用的计算模型有有限元或迁移矩阵法计算的一维船体梁模型和三维空间有限元模型。

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3. 研究计划与安排

时间

周数

内容

要求

第1周

1.0

通过调研,收集资料,对毕业设计内容进行思考,撰写完成开题报告、布置外文资料翻译任务

提交开题报告

第2-3周

2.0

采用有限元法,建立不同材料连接的耦合板结构的振动模型分析

提交确定阶段性报告及图纸

第4-5周

2.0

对不同材料连接板的振动特性进行分析

整理相关成果,撰写毕业设立理论部分章节

提交确定阶段性报告及图纸

第6-7周

2.0

采用PATRAN软件对钢玻混合船结构进行有限元建模

提交确定阶段性报告及图纸

对学生进行中期抽查(院系组织专人检查),实行中期淘汰制(第6周末)

第8-9周

2.0

进行钢玻混合船舶结构有限元分析

船体设备载荷激励数据分析

提交确定阶段性报告及图纸、相关文件

第10-12周

3.0

开展复合材料船舶的船体结构的固有频率及振动分析

开展复合材料船舶的船体结构的动响应分析

开展整船结构的结构振动控制研究

提交性能阶段计算报告

第13-14周

2.0

最后得出该船满足结构振动要求的船体结构设计

撰写完成毕业设计论文编写毕业设计报告书

提交全部设计资料

第15周-

返回修改,准备答辩

4. 参考文献(12篇以上)

[1]邹春平,陈端石,华宏星. 船舶结构振动特性研究[j]. 船舶力学,2003,02:102-115.

[2]庞福振. 船舶结构噪声截断模型数值预报方法研究[d].哈尔滨工程大学,2012.

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