Hidroelastičnost i dinamička izdržljivost velikih kontejnerskih brodova

Vladimir, Nikola (2011) Hidroelastičnost i dinamička izdržljivost velikih kontejnerskih brodova. = Hydroelasticity and fatigue strength of large container ships. Doctoral thesis , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Senjanović, Ivo.

[img]
Preview
Text
24_02_2012_Nikola_Vladimir_-_doktorska_disertacija.pdf Jezik dokumenta:Croatian

Download (9MB) | Preview

Abstract (Croatian)

Hidroelastični proračunski modeli aktualizirani su gradnjom sve većih kontejnerskih brodova, koji imaju specifične konstrukcijske i eksploatacijske značajke. U odnosu na konvencionalne trgovačke brodove, karakterizira ih razmjerno manja krutost (prvenstveno torzijska), što u kombinaciji sa susretnim stanjima mora vezanim za njihovu relativno veću brzinu (oko 27 čv) uvjetuje mogućnost pojave rezonantnog odziva. U ovom doktorskom radu unaprijeđen je hidroelastični model za analizu velikih kontejnerskih brodova, koji se temelji na metodi modalne superpozicije, te je ispitana njegova primjenjivost za određivanje utjecaja linearnog pruženja na zamor brodske konstrukcije. Model je razvijen kroz višegodišnju suradnju FSB-a Zagreb i klasifikacijskog društva Bureau Veritas Pariz. Veći napor uložen je na razumijevanje uloge i poboljšanja strukturnog dijela integralnog modela, pri čemu se posebice razmatra utjecaj smicanja na uvijanje u analizi globalnih vibracija, određivanje efektivne krutosti konstrukcije strojarnice, te utjecaj poprečnih pregrada na strukturni odziv. U prvom poglavlju detaljno je opisan razmatrani problem, dana je hipoteza istraživanja, pregled osnovne literature i postojećih spoznaja, te je prikazana metodologija istraživanja i struktura doktorskog rada. \Numerički postupak za hidroelastičnu analizu brodskih konstrukcija, s opisom sastavnih dijelova postojećeg hidroelastičnog modela, prikazan je u drugom poglavlju. Uvođenje utjecaja smicanja na uvijanje brodskog trupa u osnovni strukturni model, kao proširenje utjecaja smicanja na savijanje, obrađeno je u trećem poglavlju. Izvedene su diferencijalne jednadžbe za spregnute horizontalne i torzijske vibracije prizmatičnog nosača, a za primjenu na brodski trup dana je formulacija konačnih elemenata, energetskm pristupom. U četvrtom i petom poglavlju istražen je doprinos poprečnih pregrada i konstrukcije strojarnice, kao strukturnih diskontinuiteta, ukupnoj krutosti brodskog trupa. Uz izvode efektivnih parametara krutosti, obrađena je distorzija presjeka kao sekundarna pojava. šesto poglavlje sadrži numerički primjer u kojem se ilustrira primjena unaprijeđenog strukturnog modela za određivanje globalnog hidroelastičnog odziva velikog kontejnerskog broda nosivosti 11400 TEU. Sedmo poglavlje odnosi se na analizu utjecaja pruženja na zamorni vijek broda, kombinacijom unaprijeđenog hidroelastičnog modela i 3D FEM modela potkonstrukcije. \Naposljetku, predstavljena su zaključna razmatranja doktorskog rada, s istaknutim znanstvenim doprinosom i smjernicama za daljnja istraživanja. U prilozima su razmatrani utjecaj konzistentnosti formulacije konačnih elemenata i zanemarenje rotacije masa na rezultate, utjecaj modeliranja pregrada na strukturni odziv prizmatičnog pontona, te određivanje efektivne krutosti tankostjenih nosača.

Abstract

Mathematical models for hydroelastic analysis become increasingly important as ever larger container ships with specific design and exploitation characteristics are constructed. Compared with other merchant ships, these ships are characterized by relatively lower stiffness, which, in combination with encounter sea states related to their higher speed of approx. 27 knots, can cause resonance effects. In this thesis, a hydroelastic model for the analysis of large container ships, which is based on the modal superposition method, has been improved and its applicability for the determination of the linear springing effect on the ship structure fatigue has been investigated. The basic model has been developed through the cooperation between the Faculty of Mechanical Engineering and Naval Architecture, Zagreb, and the Bureau Veritas, Paris. Special attention is paid to the influence of shear on torsion and the contribution of transverse bulkheads and closed engine room structure to the hull stiffness. In the first chapter, the problem is presented in detail, a research hypothesis is formulated, and an overview of the basic literature and current knowledge is given, together with the research methodology and the structure of the thesis. A numerical procedure for the hydroelastic analysis of ship structures and a description of the existing hydroelastic model parts are given in the second chapter. In the third chapter, the effect of shear stress on the torsion of the ship hull is introduced into the basic structural model, following the analogy with the influence of shear on bending. Differential equations for coupled horizontal and torsional vibrations of a prismatic girder have been developed, and a finite element formulation for the application to the ship hull is derived using the energy approach. The fourth and the fifth chapter deal with the contribution of bulkheads and the engine room structure, as structural discontinuities, to the ship hull stiffness. Effective stiffness parameters are derived and the section distortion as a side-effect is dealt with. The sixth chapter gives a numerical example illustrating the application of the improved structural model for determining the global hydroelastic response of a 11 400 TEU container ship. The seventh chapter deals with the influence of springing on the fatigue life of the ship. The analysis was carried out by a combination of the improved hydroelastic model and a 3D FEM substructure model. Finally, conclusions are drawn and a scientific contribution of this doctoral thesis and suggestions for further research are pointed out. In the appendices, the influence of a consistent formulation of finite elements and of the neglect of mass rotation on the results is considered together with the influence of the bulkhead modelling on the structural response of a prismatic pontoon. The effective stiffness of thin-walled girders is also determined.

Item Type: Thesis (Doctoral thesis)
Uncontrolled Keywords: kontejnerski brod; hidroelastičnost; dinamička izdržljivost; strukturni model; hidrodinamički model; hidrostatički model; efektivna krutost; geometrijski diskontinuiteti; spregnute horizontalne i torzijske vibracije; pruženje; frekvencijsko područje; anal
Keywords (Croatian): container ship; hydroelasticity; fatigue strength; structural model; hydrodynamic model; hydrostatic model; effective stiffness; geometric discontinuities; coupled horizontal and torsional vibrations; springing; frequency domain; analytical solution; fini
Date Deposited: 22 Sep 2014 18:00
Last Modified: 16 Oct 2015 13:06
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/1758

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year

Nema podataka za dohvacanje citata