4000吨级内河散货船结构构设计与电算.docx
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1、武汉理工大学毕业设计(论文) 4000吨级内河散货船结构构设计与电算学院(系): 交通学院 专业班级: 工程力学0501班 学生姓名: 指导教师: 学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名: 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定,同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本
2、学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗,在 年解密后适用本授权书2、不保密囗 。(请在以上相应方框内打“”)作者签名: 年 月 日导师签名: 年 月 日毕业设计(论文)任务书 学生姓名 专业班级 工 力 0501 指导教师 工作单位 交 通 学 院 设计(论文)题目: 4000吨级内河散货船结构设计与电算 设计(论文)主要内容:本船装运煤炭,航行于内河A、B级航区,为钢质双底单舷散货船。论文要求完成其结构主要构件设计和计算工作,以现行的CCS相关结构规范为依据,运用通用有限元程序完成主要舱段和局部构件的强度
3、校核。该散货船主尺度如下:总长.94.57m垂线间长.90.4m型宽.16.00m型深.6.20m结构吃水.5.20m结构设计主要依据规范包括: (1) CCS钢质内河船舶建造规范(2009);(2) CCS材料与焊接规范(2006);(3) CCS内河船舶法定检验技术规则(2004)要求毕业设计论文不少于A4纸30页。附图纸4-5张(一号图纸一张;二号图纸两张,三号图纸一到两张)。要求完成的主要任务:1. 收集、阅读相关资料,明确散货船船型特点及结构特性,完成散货船研究发展综述;2. 完成散货船主要结构、构件设计和计算,具体包括:船体主要构件尺寸的规范计算;典型横剖面图;舱段总纵强度有限元分
4、析;根据强度校核选择合理的构件尺寸。3不少于5000字的英文文献翻译。指导教师签名 江 晓 俐 系主任签名 院长签名(章)_ 武汉理工大学 本科学生毕业设计(论文)开题报告1、目的及意义(含国内外的研究现状分析)散货船作为三大主流船型之一,有着巨大的市场需求,而我国在散货船建造方面拥有明显的竞争优势,建设世界造船大国,我们应特别关注散货船市场。煤、谷物、矿石等干散货,早先是由杂货船承运的。随着船舶专用化的发展,在20世纪初出现了铁矿石专用运输船,1912年又出现了自卸矿石船,直至第二次世界大战,散货船都是以矿石运输船和运煤船为主发展起来的。二战后,水泥、化肥、木片、糖等也开始采用散装运输方式,
5、散货船应用范围和船队规模快速扩大。世界散货船保有量由1954年的61艘、116.7万载重吨(其中矿石船占70%)增至1960年的471艘、8711万载重吨(其中矿石船占57%)。此后,散货船数量以更快的速度增长,在19601990年的30年间,散货船艘数增长了9.8倍,载重吨数增长了27倍,1990年散货船保有量达5087艘、242555万载重吨。据英国劳氏船级社统计,2003年底时世界散货船保有量为5888艘、30711万载重吨,平均船龄为14.5年。目前,全球散货船载重吨位占全部货运船舶载重吨位的36.3%,艘数占12.5%,平均船龄比全部货运船舶平均船龄的20年低5.5年。根据中国船舶工
6、业经济研究中心的预测,未来10年散货船需求量将不断增长。20062010年全球散货船需求总量为8910万载重吨,年均1782万载重吨;20112015年需求总量高达10290万载重吨,年均需求量为2058万载重吨。与19992003年的散货船实际完工量(年均1444万载重吨)相比,20062015年散货船需求量将明显高出完工量。就各类散货船而言,预计20062010年好望角型散货船年均新船需求量将达2535艘,巴拿马型散货船年均需求量在70艘左右;20112015年好望角型散货船年均新船需求量将进一步达到40艘左右,巴拿马型散货船需求量为7080艘。此外,根据德鲁里咨询公司的预测,201620
7、20年好望角型散货船的年均需求量仍将高达40艘。建造市场悄然变化散货船的建造主要集中在日本、中国和韩国三大主要造船国家,这三国所建散货船占世界市场总份额的95.7%。一个值得注意的变化是,韩国市场份额呈下降趋势,中国已成为世界第二大散货船建造国,日本是中国的主要竞争对手。散货船建造中国大有可为.尽快把我国建设成为世界第一造船大国(就吨位比较)是我国船舶工业当前最紧迫的任务。为了首先从造船产量吨位上超过日本和韩国,我们在相当长的时间里必须把开发设计和建造的重点放在吨位大、建造比较容易的常规普通船舶上,而散货船恰恰符合这样的要求。首先,散货船的载重吨位一般都远大于高技术高附加值船舶,单船载重吨位一
8、般也远大于复杂船舶。 其次,散货船拥有巨大的市场需求。20062015年世界新船需求总量中,散货船的需求占41.5%。再次,选择与本国工业基础和技术水平较为接近又有广阔市场的散货船为突破口,迅速打进国际市场,以此为基础,逐步向市场的深度和广度进军,是我国船舶工业走向世界的成功经验之一。在散货船建造方面,我国的开发设计已达到一定水平,拥有较强的船体加工装配能力和配套能力,也积累了较多的生产经验。据国防科工委统计,在近年我国船厂建造的各种类型船舶中,散货船占据了很大比重。在2002年和2003年的总产量中,散货船产量(按载重吨计)在30%上下;而在新承接订单和手持订单中比重高达50%上下,这预示今
9、后几年里我国散货船的建造将有更大发展。2、基本内容和技术方案 完成4000吨级内河散货船的主要构件的设计和计算工作,以现行的CCS相关规范为依据,运用通用有限元程序ANSYS完成船体梁总纵弯曲应力下计算模型的校核,详细内容包括:1. 收集、阅读相关资料,明确散货船船型特点及结构特性,完成散货船研究发展综述;2完成散货船主要结构、构件设计和计算,具体包括:(1)船体主要构件尺寸的规范计算,如外板及内底板,甲板,底边舱及顶边舱的横向支持构件斜板,及其支撑骨架,双层骨架,甲板骨架,舷侧骨架和横舱壁等。( 2 ) 船中部典型横剖面图, ( 3 ) 舱段总纵强度有限元分析,包括舱段范围的选取,构件单元的
10、的选择,材料属性及实常数的赋值,单元尺寸的划分,边界条件的控制,施加设计载荷的大小及施加方法,计算结果的分析,最后完成计算任务书。 3一篇船体有限元相关的英文文献翻译。3、进度安排第一,二周:()查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需计算参数和将要进行的设计及电算内容。确定方案,完成开题报告。第三至四周:(3.15-3.30) 熟悉船图和CCS(2009)及相关的CCS规范,并开始主要构件的设计。第五至十周:()第十一至十二周:(5.16-5.30)第十三至十四周: (6.1-6.10)4、指导教师意见 指导教师签名: 年 月 日 目录1.3散货船简介1.4有限元及其在船体结构计算方面的
11、应用1.5毕业设计内容综述2.1说明 2.2主要尺寸2.3主要尺寸比3.1外板及内底板3.2甲板板3.3双层骨架3.4舷侧骨架3.5货舱区域底边舱结构3.6货舱区域底边舱结构3.7水密舱壁总纵弯矩下的舱段强度有限元分析摘要散货船是我国设计与制造的主流船型之一,具有广阔的应用前景。4000吨散货船属标准散货船,根据其技术特点,依据CCS最新的钢质内河船规范,本文着重介绍其货舱区域主要构件尺寸的设计,设计重点放在货舱区域的底边舱及顶边舱结构的纵骨和横向支持构件上。在规范设计的基础上,运用通用有限元软件ANSYS对货舱区域舱段进行总纵强度的有限元分析。所得各构件应力结果符合CCS散货船直接计算指南(
12、2003)的要求。分析结果表明,规范设计所采用的尺寸值是合理的。本文的特色在于运用了有限元软件进行船体强度分析。关键词: 规范设计 船体结构强度 直接计算AbstractThe design and manufacture of Bulk carrier is one of the mainstream in Chinese ship building, which has broad market prospects. 4000t bulk carrier belongs to standard bulk carrier,according to its technical characte
13、ristics, the article presents hold structure design of the vessel based on the latest CCS regulate ,the design focus on the cargo tank bottom region and the top edge of the deck structure to support vertical and horizontal components of bone on. On the basis of rules design, The 3-dimensional FE mod
14、el is built for strength direct analysis with the whole ship structure of the 4000 t bulk carrier。The stress results of the various components is in line with the Guide of Structural Strength Direct Analysis of the Bulk Carrier of CCS (2003).The analysis results show that the norms adopted by the si
15、ze of the design value is reasonable.This article is the use of the characteristics of the finite element analysis software for hull strength.Key Words:Design specification Structural strength of ship Direct analysis1.绪论1. 1国内外发展概述:改革开放以来,我国船舶工业发展迅猛。我国造船完工量、新订单量、手持船舶订单量,连续6年保持快速增长。2008年,我国造船三大指标已全面超
16、越日本,位居世界第二。2009年一季度我国船舶工业生产保持平稳发展,一季度我国船舶工业总产值、出口交货值继续保持两位数增长。一季度我国规模以上船舶工业企业完成工业总产值1141亿元,同比增长42.9%。其中船舶制造872亿元,同比增长49.5%;船舶配套产品制造业124亿元,同比增长51.9%;船舶修理及拆船业144亿元,同比增长8.8%。规模以上船舶工业企业出口交货值543亿元,同比增长29.8%。不过船舶制造业与造船完工量形成鲜明对比的是新接订单量,世界新船订造需求依然低迷。2008年9月至2009年3月新船成交量分别为693万、248万、80万、21万、38.75万、19.3万、69万载
17、重吨;同比分别下降幅度为66.1%、89%、95.6%、99.1%、97.7%、98.4%、95%。中国新增订单量也是持续低迷,自08年9月份连续7个月来,新增订单分别为318、144、30、2、8.75、9.2万和10万载重吨,尤其是08年11月份以来月成交量连续地量,预计09年我国新接订单将低于2000万载重吨。根据德鲁里咨询公司的预测,20162020年好望角型散货船的年均需求量仍将高达40艘。值得注意的是,为提高运输效率,降低运输成本,强化竞争力,一些钢铁公司开始订造超大型散货船,主要是23万和30万载重吨级的超大型铁矿石运输船。其中,日本新日制铁订造了12要32万载重吨的超大型散货船
18、,日本JFE钢铁公司和中国宝钢也订造了30万载重吨的超大型铁矿石运输船。目前,全球船厂共有13艘超大型散货船(矿石专用船)手持订单,船东主要是日本邮船、商船三井和川崎汽船三大航运公司。这显示了矿石船向二三十万吨级发展的趋势。散货船建造中国大有可为。建造市场悄然变化散货船的建造主要集中在日本、中国和韩国三大主要造船国家,这三国所建散货船占世界市场总份额的95.7%。一个值得注意的变化是,韩国市场份额呈下降趋势,中国已成为世界第二大散货船建造国,日本是中国的主要竞争对手。不难看出,日本和中国是最主要的散货船建造国家,韩国市场份额呈下降趋势,欧洲几乎完全退出散货船市场(仅罗马尼亚和乌克兰等少数欧洲国
19、家建造少量散货船)。今后韩国仍将把建造重点放在LNG船、集装箱船和油船上,不会大规模进入散货船市场。显然,日本是中国建造散货船主要的也是惟一的竞争对手。 1.2研究的目的及意义: 船舶工业被誉为“综合工业之冠”。据统计,在国民经济116个产业部门中,船舶工业与其中的97个产业有直接联系,关联面达84%,其中尤以机械、冶金、电子等行业最为密切。每建造一万载重吨船舶可以解决船舶及其上游产业3000个就业岗位,预计今年可以完成超过5000万载重吨,可以解决1500万人的就业岗位。“选择船舶产业作为调整振兴的十大产业之一,对当前应对危机、扩大内需、刺激经济发展将起到积极作用。受金融危机冲击,国际造船市
20、场风云突变,持续近6年的兴旺行情落下帷幕。受此影响,我国船舶行业新接订单持续下降,船东撤单、推迟交船的现象不断出现,产能过剩、自主创新能力不强的弱点也开始显现。中国是仅次于韩、日的世界第三大造船国,作为技术、劳动力、资金、以及风险密集的船舶产业,其兴衰对国内经济有相当影响。据工业和信息化部披露的最新统计表明,2008年1至12月,全国规模以上船舶工业企业完成工业增加值1,183亿元,同比增长61.2%。实现利润总额283.4亿元,同比增长50.5%。2008年全国造船完工量2,881万载重吨,同比增长52.2%。但工信部有关负责人同时发出警告说,由于目前国际金融危机的影响已经显现,预计未来2至
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