考虑船舶运动时远洋集装箱的强度设计【开题报告】

开题报告

船舶与海洋工程

考虑船舶运动时远洋集装箱的强度设计

1.远洋集装箱的发展前景

伴随世界经济一体化、贸易全球化和国际航运业的迅速发展，集装箱作为现代化的物流载体及一种先进的运输设备，在全球海上、陆路和航空运输中得到广泛应用，有力地促进了集装箱制造业和运输业迅猛发展。而据有关机构估计，全球贸易超过90%是通过海运集装箱运输进行的，大多数货物是由集装箱船运输的，目前发达国家集装箱化率约在70%—80%。我国外贸进出口货物的90%都是通过海运集装箱运输实现的，外贸货物集装箱化率已经提高到80%以上。2009年，世界集装箱保有量已达到3000万TEU。在经济全球化大趋势的推动下，国际集装箱行业显示出良好、强劲的发展势头。集装箱航运将全世界紧密联系在一起成为世界贸易繁荣的坚实基础。可以说“没有集装箱就没有贸易”，而在世界的许多地区，甚至是“没有贸易就没有繁荣”。我国已经连续17年蝉联世界第一集装箱产销大国地位，2009年全球集装箱销量约为46.5万TEU，我国集装箱销量为45.2万TEU，金额18.64亿美元，已经成为我国现代化运输行业的新的经济增长点。综上所述，集装箱对国际贸易和我国经济的发展至关重要，而我国目前的自行设计、制造和安装调试集装箱生产的能力以及新产品、新技术的设计开发能力还有待提高，因此只有对集装箱的结构和性能有充分的了解，才能生产出安全合格的集装箱，以保证集装箱在运输过程中的安全，进而确保货物的安全。国际集装箱安全公约(International Convention for Safe Containers)是为确保在集装箱装卸和运输过程中的安全为目的的国际公约。该公约在1972年在日内瓦召开的“联合国和政府间海事协商组织”公约要求新集装箱和现有集装箱获得批准。每个批准的集装箱上安装有安全合格牌照。公约中还规定了集装箱的结构、实验和维修保养等的要求。目前，我国关于远洋集装箱的设计、制造还不够成熟，有限元分析计算作为常规设计的重要补充，标准中关于这部分的规定还较少。

2.选题的依据和意义

目的在于研究远洋集装箱在海上运输过程中由于船舶的摇晃所造成的附加外力影响下

集装箱承受载荷的变化对集装箱强度的影响，为船舶运动时远洋集装箱的强度计算提供技术储备。国际标准集装箱式用金属材料制造的箱型六面体。以通用集装箱为例，它包括箱顶、箱底、两个侧壁、端壁和一对箱门组成。由于不同类型的集装箱，其结构有所不同，本文以钢制杂货集装箱作为研究对象。目前集装箱化已发展成为一种国际性的运输系统，为该系统服务所使用的一切设备和装置，其结构和设计在国际上是统一的。据统计，世界上在使用的集装箱中，杂货集装箱占85％，世界各国对廉价商品需求越来越大。集装箱由于具有加快运输速度，降低运费，便于海陆联运特点，应用也越来越广泛。因此必须确保集装箱在运输过程中的安全，如果忽视运输的安全，将会造成巨大的经济损失。集装箱的强度要求在满载货物状态下，能承受在运输过程中由于船舶摇摆或路上车辆震动和冲击以及在装卸、栓固和堆装是对集装箱产生的载荷。远洋集装箱在运输中可能发生的情况比较复杂，不仅要承受内部载荷和外压载荷，还会受到船舶摇摆产生的惯性力的作用。因此，出厂之前必须进行一系列的试验，其中，较难以试验的是模拟运输过程中的惯性力，通常采用有限元分析的方法。因此，真实、合理地模拟惯性力对远洋集装箱的作用，对集装箱船的安全设计是十分必要的。由于运输的地域较广，远洋集装箱的工作在不同的海域，用有限元的万法计算并校核内、外压作用下远洋集装箱的强度和稳定性，以保证其在工作强度范围内正常运行，有着重大的实际意义。

二、研究的基本内容，拟解决的主要问题：

1.研究内容

远洋集装箱的基本类型、构造、材料、强度

2.解决的主要问题

研究远洋集装箱在海上运输过程中由于船舶的摇晃所造成的附加外力影响下集装箱承受载荷的变化对远洋集装箱强度的影响

三、研究步骤、方法及措施：

1.了解集装箱的基本结构、安全规范、强度要求

2.研究集装箱在运动时的附加外力

3.运用patran建立有限元模型，得到在外力作用下的集装箱的变形和应力分布

4.得出分析结论，为今后远洋集装箱的设计和制造提出建议

四、参考文献

交通部，集装箱安全[M]，第一版，大连海事大学出版社2004

史逸明，集装箱坠海事故多发的原因分析和对策[J]，集装箱化，2001,11

刘鼎铭，国际集装箱及其标准化[M]，第1版.北京:人民交通出版社，1999

中国集装箱总公司，集装箱运输法规大全[M]，人民交通出版社，1999

马克·莱文森,集装箱改变世界[M],机械工业出版社，1998

集装箱检验规范（2008），中国船级社，2008

五、研究工作进度：

1.2010.11.25-2010.1

2.3完成开题报告；

2. 2010.12.4-2010.12.10完成文献综述；

3. 2010.12.11-2010.12.17学习PATRAN；

4．2010.12.18-2010.12.24学习PATRAN；

5．2010.12.25-2010.12.31学习读识平台图纸；

6. 2011.01.01-2011.01.17完成集装箱载荷计算以及相关数据整理；

7. 2011.03.06-2011.03.20完成Patran中建立正确的集装箱模型；

8. 2011.03.21-2011.03.30利用Nastran计算集装箱应力及位移，调整相关构件尺寸，得出符合强度的尺寸。

9.2011.04.01-2011.04.20完成论文的撰写，以及相关资料的整理。