船舶修理改装的结构强度校核

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1.2 研究内容及目标
本文根据实际工程中遇到的问题，确定了以下研究内容： 1）分析船舶修理（改装）工程中的结构强度校核存在的主要问题，确定船舶修理 （改装）工程中船体结构的改变对船体强度影响的主要载荷； 2）研究船舶修理（改装）工程中结构强度校核的主要理论基础和计算依据，实现 理论分析计算在船舶修理（改装）工程中的实际应用； 3）结合修船的基本特点，探讨结构有限元计算方法在改装船舶的结构力学分析中 的应用； 4）通过典型船舶修理（改装）结构有限元的强度校核计算方法的实例，进一步探 讨船舶修理（改装）的结构强度校核的重要性和可行性。 本文拟解决的关键问题包括： 1）探讨和明确在船舶修理（改装）工程实际中存在的结构强度问题以及解决这些
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船舶修理（改装）的结构强度校核
众所周知，世界船舶行业的走向是从欧美到日韩，再向中国转移，我们可以透过日 韩的船舶行业所走过的路，来规划我们的未来。船舶行业是制造业，在这个行业新兴之 际，即上世纪六、七十年代，靠的是劳动密集型的工作，随着世界经济和科技的发展， 欧美和日韩等发达国家的船舶修理业已经走上了技术型的道路 [2 ] 。 纵观国内，改革开放以来，我国船舶修理业经历了几个大的飞跃，从以前的几乎只 对国内船舶的修修补补，到进入了国际市场，从国际市场中的尝试，到开始在国际市场 中占有举足轻重的地位。但总的来看，我国目前还是停留在一般船舶的修理上面，依靠 的是廉价的劳动力和较低的成本支出。随着国家经济的转型和世界经济的融合，迫切需 要将我国的船舶修理从劳动密集型向技术型进行转变， 需要将先进的造船理念和技术引 入到过去几十年中那种缝缝补补的传统修船中来， 只依靠经验和主观想法的做法已经不 能满足现代修船业务发展的要求了。 在船舶修理（改装）工程中，船体结构的拆换占了相当大的比重。船体拆换的水平 不仅是修船企业产值和利润的保证，同时也反映一个企业对技术工艺的应用水平。 本文将从理论上把船舶结构力学的强度计算和校核方法及理念引入到船舶修理 （改 装）工程中来，再以实例结合有限元计算方法，探讨现代船舶修理（改装）中船体强度 的校核思路和方向，从而提高船舶修理（改装）的技术水平。
KEY WORDS: Ship repairing and Reversion, Construction Loading, Strength Checking，FEF Analysis
上海交通大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确 方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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学位论文作者签名：陈建平
指导教师签名：唐文勇
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船舶修理（改装）的结构强度校核
第一章 绪论
1.1 研究背景
二十世纪九十年代以来，由于国际经济和贸易的发展，世界航运业开始复苏，修船 业出现转机。经过 10 年的改革和调整，我国修船业在向市场经济转化的过程中，一方 面提高了自身的经济承受能力， 另一方面认识到建设修船坞是扩大再生产和增强自身修 理能力的主要途径之一，而利润驱动则是船坞发展的源头。 在上述因素刺激下，我国沿海地区船坞数量和船坞的吨位级别不断创出新记录。在 数量上，不仅超过前 40 年总和，而且大型化趋势十分明显，从上世纪九十年代初以来， 先后有中远南通 15 万吨级浮船坞、 华润大东和澄西船厂 10 万吨级浮船坞、 文冲船厂 15 万吨修船坞、北海船厂 12 万吨级浮船坞等大型船坞相继建成投产。随后大连中远、广 州中远、中海立新、上海新东联、粤海长兴、上海船厂、南通中远和澄西船厂等又新建 和改建了一批 7~10 万吨级船坞加入我国的修船行列。这些船坞的兴建，提高了我国修 船业的国际地位，并为我国进入国际大型船舶修理市场奠定了物质基础 [1] 。 经过五十年的艰苦创业，国内的修船设施已经具有相当规模。基本上形成了大中小 修船坞相匹配、南北中相呼应、干船坞和浮船坞相协调的布局；建设了各层次、各地区 协调发展的修船体系；具备了面向国际修船市场竞争的能力。目前，全国 3000 载重吨 以上的船坞已达 114 座，436 万载重吨，坞容系数为 9%，达到国外同类水平。 同时，我国的修船规模和修船技术也发生了巨大的变化。船舶维修已经从造船生产 的从属地位上升为社会经济发展的重要支柱行业， 并从船舶设备后期的作业管理转变成 为一项系统工程，从一门技艺转变成为一门科学——修理工程学。目前我国拥有 700 多 家修船企业和 400 多万载重吨的船坞容量，昂首屹立在西太平洋海岸线上，在世界修船 市场上占有一席之地，成为世界八大修船市场中心之一。 21 世纪是人类社会进入可持续发展的时期， 要求经济发展速度与自然界再生能力相 协调，因此，资产的再使用和避免产生废物是可持续发展的两个重要方面，而维修的功 能正在于此。可以预料，在 21 世纪维修将受到高度重视，并纳入优先发展的渠道，成 为全系统、全寿命、全员工的活动，并成为可持续发展战略的重要支柱产业，同时状态 监测和故障诊断技术亦会更加完善和发展，智能化程度不断提高。船舶维修业将以崭新 的面貌展现在世人面前。
1.3 研究方案和工作基础
本文将在充分吸收和运用现有的船舶原理和船舶结构力学理论的基础上， 结合船舶 修理（改装）工程的实际情况，对船舶修理（改装）工程中出现的需要解决的强度校核 问题进行定性和定量的分析，通过理论和实践相结合的方法，探讨船舶修理（改装）工 程中的船体结构改变所引起的结构强度变化的理论计算方法， 并将其方便和快捷地转化 为实际的工程技术人员比较容易接受和使用的技术工艺方法。 研究中通过一定的实例来剖析船舶结构强度的理论计算方法， 通过实例和理论相互 阐释的方式，分析船舶强度校核理论在船舶修理（改装）实际中的应用，进而达到本文 的研究目标。 重点应用结构有限元的计算方法，通过有限元分析求解强度问题，进一步明确计算 结构力学理论特别是有限元计算方法在船舶修理（改装）工程实际应用中的地位。本论 文重点要说明的观点就是通过结构有限元在船舶修理（改装）工程实际中的应用来阐明 在现代修船（改装）业务中运用科学的理论和计算方法是可行而且必要的，同时也是未 来发展船舶修理（改装）业务所必须面对的。 本文作者一直从事船舶的修理（改装）工作，在多年的工作中，对船舶修理（改装） 的船体结构强度的校核问题有深切的体会。 传统的观念和做法是凭着经验和一些粗糙的 计算来指导施工工艺，无法适应现代的修船理念。本文所选定的研究方向，着眼于加快
上海交通大学 硕士学位论文 船舶修理（改装）的结构强度校核 姓名：陈建平 申请学位级别：硕士 专业：船舶与海洋工程 指导教师：唐文勇 20080605
船舶修理（改装）的结构强度校核 摘 要
本文先从当前船舶修理（改装）业务蓬勃发展的形势入手，结合当前 国内船舶修理（改装）工程中存在的技术基础薄弱状况，提出了要提高国 内船舶修理(改装)业务国际竞争力就必须从技术层面来提高的迫切需要。 然后根据船舶修理（改装）工程中可能出现的对船舶局部和整体强度 造成影响的典型工况，详细分析了在船舶修理（改装）施工过程中出现的 典型载荷，以及施工载荷可能对船舶强度的影响，为论文的展开做出铺垫。 为了解决船舶修理（改装）工程中在施工载荷作用下船舶局部和整体 强度的校核问题，本文以船舶结构力学为基础，对各种常用的强度计算方 法进行了论述和实例的计算说明，其中重点阐述了有限元方法在船舶强度 计算中应用。 最后本文通过应用有限元方法对具体实例的强度计算的范例，进一步 说明了在船舶修理（改装）工程中对结构强度进行校核的重要性和可行性， 强调理论计算能够为施工工艺的制定带来指导作用。 关键词：船舶修理（改装） ，结构载荷，强度校核，有限元分析，范例
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船舶修理（改装）的结构强度校核
强度问题可采用的基本计算方法； 2）将结构有限元计算方法用于解决船舶修理（改装）工程中的局部强度校核问题， 并形成较成熟和理性的强度校核方法， 有利于提高船舶修理 （改装） 工程方案的科学性， 对工程实际的技术评估和合理制定工艺起到积极作用； 3）通过用有限元的方法来解决船舶修理（改装）工程中的总体强度校核问题，以 突出强度校核的理论分析计算，对工程实际起到特定的评估和设计指导作用。 本文的研究目标为： 1）将船舶结构力学的基本理论引入到船舶修理（改装）的工程实际应用中； 2）通过有限元方法的应用，为船舶修理（改装）中船体结构进行拆除、拆换中的 强度校核提供实用的方法； 3）探讨和研究船舶修理（改装）工程从经验走向基于理性计算支持的技术之路。
Ship’s Structure Deflection and Strength Analysis in Ship Repairing and Conversion beginning with talking about the flourish developing of ship repairing, and combining with the poor condition of technical base of ship repairing. To improve the competition of our factory, the technology is put in the most aspect. Because of the part or whole of the ship’s construction is often damaged in the course of ship repairing and conversion, it analysis the case of the typical load, and the influence of construction load to the ship’s construction, paving way for the thesis’s outspread. To solve the question that ship’s construction is repaired and conversed in the course of ship repairing and conversion, it is at the base of ship construction strength, and carry out account and explain of discussing example to various in common use strengthen count, especially the Finite Element which is used in the ship strengthen count. Finally, by making use of Finite Element in the fact of strengthen count, the thesis explains the important and available that construction strengthen is revised during the ship repairing. Theory count makes the function of instructing for constituting of workmanship.