船舶海洋工程畢業(yè)論文參考

船舶海洋工程畢業(yè)論文參考

　　船舶與海洋工程專業(yè)主要培養(yǎng)具備現(xiàn)代船舶與海洋工程設(shè)計(jì)、研究、建造的基本技能和管理基礎(chǔ)知識、計(jì)算機(jī)編程及應(yīng)用能力，能在船舶與海洋結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)、研究、制造、檢驗(yàn)、使用和管理等部門從事技術(shù)和管理方面工作的船舶與海洋工程學(xué)科高級工程技術(shù)人員。下文是學(xué)習(xí)啦小編為大家搜集整理的關(guān)于船舶海洋工程畢業(yè)論文參考的內(nèi)容，歡迎大家閱讀參考!

　　船舶海洋工程畢業(yè)論文參考篇1

　　淺談船舶海洋工程管線優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　摘要：船舶工程技術(shù)專業(yè)一直以來主要是以一般航行船舶為主，隨著海洋開發(fā)的深入，船舶建造已不局限于一般船舶，而是擴(kuò)展到海洋工程各部分，如各種工程船舶、海洋石油平臺、浮式生產(chǎn)儲油船等。船舶工程技術(shù)專業(yè)也應(yīng)根據(jù)船舶發(fā)展形勢而適當(dāng)?shù)脑黾酉嚓P(guān)技術(shù)知識，使專業(yè)人員也掌握其它海洋工程結(jié)構(gòu)物的知識。

　　關(guān)鍵詞：船舶海洋工程管線優(yōu)化

　　前言

　　管道被廣泛地應(yīng)用于石油化工"水利工程"建筑"船舶等領(lǐng)域，其在不同的應(yīng)用環(huán)境下需承受不同的外力作用，大規(guī)模、全面地開發(fā)利用海洋資源和空間，發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)已列入各沿海國家的發(fā)展戰(zhàn)略。海洋開發(fā)和利用除了需要先進(jìn)的海洋工程技術(shù)，還需要各種海洋工程結(jié)構(gòu)物的支撐。這為與海洋工程裝備業(yè)關(guān)聯(lián)度極大的船舶工業(yè)提供了極好的機(jī)遇。作為未來世界經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，海洋工程和海洋開發(fā)潛力非常巨大。近幾年，全世界對浮式生產(chǎn)系統(tǒng)的新增需求達(dá)到約120座，全球浮式生產(chǎn)系統(tǒng)的年投資額以高速度遞增，其中FPSO船(浮式生產(chǎn)儲油裝置)仍將是全球浮式生產(chǎn)市場的建造熱點(diǎn),該船型集生產(chǎn)、儲油、運(yùn)輸多項(xiàng)功能于一身，是當(dāng)前國際海上石油開發(fā)生產(chǎn)設(shè)施的主流形式。隨著生產(chǎn)向深海的不斷進(jìn)入，F(xiàn)PSO船的優(yōu)勢將會更充分顯現(xiàn)出來。中國海洋石油開發(fā)總公司也需要較大數(shù)量的海洋平臺、多艘FP-SO平臺，用于海洋開發(fā)建設(shè)的資金達(dá)到了數(shù)百億元。船舶工業(yè)是海洋工程的天然“霸主”。隨著海洋油氣開發(fā)向深海發(fā)展，船舶工業(yè)與海洋工程的關(guān)系更加緊密，船舶工業(yè)在海洋油氣開發(fā)中的作用更加突出。這主要有兩方面的原因:一方面是技術(shù)上的因素。

　　隨著作業(yè)水深的增加,固定式平臺海洋構(gòu)造物難以適應(yīng)深海作業(yè)，各種浮式海洋工程結(jié)構(gòu)物成為深海油氣開發(fā)的主角。船舶工業(yè)與其他專業(yè)平臺廠相比其優(yōu)勢正是在這類浮式結(jié)構(gòu)物上——海洋開發(fā)裝備具有船舶的屬性，它的基本要求是在水上能浮起來、穩(wěn)得住、移得動，這就與船舶有了相近的技術(shù)要求。這種天然優(yōu)勢為船舶工業(yè)迅速占領(lǐng)深海平臺市場創(chuàng)造了良好的條件。另一方面是開發(fā)周期的因素。由于海洋油氣開發(fā)競爭日趨激烈，國際石油商對從發(fā)現(xiàn)油氣到生產(chǎn)的時(shí)間要求越來越緊，而與船舶相近的海洋工程物恰恰可以以最快的時(shí)間迅速部署于生產(chǎn)現(xiàn)場， 從而大大縮短深海油氣的開發(fā)時(shí)間。正是由于這兩方面的原因，使船舶工業(yè)迅速成為深海油氣開發(fā)裝備生產(chǎn)的主要力量。

　　船舶工業(yè)越來越深地融入海洋開發(fā)裝備領(lǐng)域，已成為當(dāng)前海洋裝備發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)。相對于已經(jīng)成熟的船舶工業(yè)來說，海洋開發(fā)裝備業(yè)是一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，正在發(fā)展過程中，據(jù)專家估計(jì),目前及未來幾年,僅油氣開發(fā)生產(chǎn)一項(xiàng)，全世界就需要約100多艘FPSO船、200多座鉆井平臺，加上其他海洋產(chǎn)業(yè)的需求,海洋開發(fā)裝備甚至比整個(gè)國際船舶市場的需求還要高。因此未來船舶企業(yè)會參與更多的海洋工程結(jié)構(gòu)物的建造。

　　管線幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)

　　管道隔振支座最佳布置設(shè)計(jì)優(yōu)化需確定隔振支座的類型"數(shù)量及位置!由于支座類型的選擇難以依靠程式化優(yōu)化計(jì)算來得到，本研究僅針對支座力學(xué)與隔振性能參數(shù)給定情況下，研究管線支座的數(shù)量與幾何位置優(yōu)化問題涉及到的約束條件包含強(qiáng)度( 應(yīng)力) "剛度( 位移和變形) "穩(wěn)定性( 屈曲) 和動力學(xué)特性( 管線固有頻率和管線響應(yīng)振幅) ，同時(shí)考慮工藝安裝方面的特殊要求( 某些位置無法安裝支座) 針對上述約束，細(xì)化為優(yōu)化數(shù)學(xué)模型中考慮應(yīng)力"位移"固有頻率"穩(wěn)定性和評價(jià)點(diǎn)在指定頻率區(qū)間的振級落差等約束條件簡化的支座布局幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)模型見圖所示，通常選取支座數(shù)目和支座位置為設(shè)計(jì)變量本模型假定支座總數(shù)目事先已知( 通常按照工藝要求確定，但適當(dāng)增加一定數(shù)量) ，通過確定各支座的幾何位置坐標(biāo)實(shí)現(xiàn)布局優(yōu)化!當(dāng)相鄰兩個(gè)支座的位置坐標(biāo)非常接近或重合時(shí)，代表其中一個(gè)支座可以取消。

　　支座布局幾何優(yōu)化模型

　　2.管道隔振支座布置設(shè)計(jì)優(yōu)化模型迭代解法

　　上面給出的支座布局優(yōu)化模型仍為基于連續(xù)與離散設(shè)計(jì)變量的混合數(shù)學(xué)規(guī)劃問題，常規(guī)優(yōu)化算法較難解決，可采用迭代優(yōu)化算法

　　進(jìn)行求解!考慮到計(jì)算效率的問題，需采用變步長的迭代優(yōu)化算法!

　　該迭代算法依據(jù)約束條件的滿足情況及變步長的臨界間距值來確定支座數(shù)量的減少與增加，然后通過

　　常規(guī)優(yōu)化方法得到支座的幾何位置坐標(biāo)，最終得到較優(yōu)的支座數(shù)目及間距!迭代流程見圖采用迭代算法求解該支座布局優(yōu)化模型時(shí)，其計(jì)算效率有賴于迭代步長的選擇!對于特定的管道結(jié)構(gòu)，當(dāng)假定的支座初始數(shù)目與最優(yōu)支座數(shù)目相接近時(shí)，即使迭代步長為常數(shù)，依然能夠獲得較好的計(jì)算效率，但假定的支座初始數(shù)目與最優(yōu)支座數(shù)目相差較多時(shí)，則必須選擇逐步增加的迭代步長才能獲得較為理想的計(jì)算效率。

　　支座布局優(yōu)化模型迭代解法

　　由管線各目標(biāo)函數(shù)下的優(yōu)化結(jié)果可知，三種目標(biāo)函數(shù)下的優(yōu)化模型，優(yōu)化后滿足約束要求，支座最優(yōu)數(shù)目均為6個(gè)，各支座位置接近，優(yōu)化結(jié)果基本相同，三種方法迭代次數(shù)均為 5-6次，計(jì)算效率較為理想，但以關(guān)聯(lián)支座造價(jià)為目標(biāo)函數(shù)下的優(yōu)化模型與其他兩個(gè)模型相比迭代次數(shù)較多，將幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)方法所得優(yōu)化結(jié)果與規(guī)范設(shè)計(jì)方法優(yōu)化結(jié)果比較可知，以管線結(jié)構(gòu)應(yīng)變能和管線最大下垂為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，幾何方法和規(guī)范法所得優(yōu)化結(jié)果接近!以關(guān)聯(lián)支座造價(jià)為目標(biāo)函數(shù)的優(yōu)化模型，采用幾何方法時(shí)，盡管迭代次數(shù)較多，但仍然取得了滿足約束條件的優(yōu)化結(jié)果，其計(jì)算過程較規(guī)范設(shè)計(jì)方法更為穩(wěn)定，結(jié)果更為可靠!

　　總體來看，兩種設(shè)計(jì)方法所得優(yōu)化結(jié)果是相一致的，幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是可行的!在幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)方法中，由于支座初始數(shù)目通過假定得到，且往往與最優(yōu)數(shù)目相差較大，因此迭代次數(shù)較多，其計(jì)算效率明顯低于規(guī)范設(shè)計(jì)方法，但較多的迭代次數(shù)同時(shí)也保證了迭代過程的穩(wěn)定性，使計(jì)算結(jié)果更為可信!因此，尚須進(jìn)一步研究更為穩(wěn)定高效的管線隔振支座布局優(yōu)化算法。

　　3.總結(jié)：將所得結(jié)果與規(guī)范設(shè)計(jì)方法優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了比較，證明了幾何優(yōu)化設(shè)計(jì)模型及方法的可行性，并得到了與規(guī)范設(shè)計(jì)方法中相一致的結(jié)論: 以管線最大下垂或管線結(jié)構(gòu)應(yīng)變能為目標(biāo)函數(shù)的隔振支座布局模型計(jì)算過程更為穩(wěn)定高效"優(yōu)化結(jié)果更為可靠。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1] W.Kent.Muhlbauer 《Pipeline Risk Management Manual》

　　[2] 美國雪佛龍公司 海上油氣工程設(shè)計(jì)實(shí)用手冊

　　[3] 海洋石油工程設(shè)計(jì)概論與工藝設(shè)計(jì)

　　船舶海洋工程畢業(yè)論文參考篇2

　　淺談船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度

　　【摘要】本文主要分析了船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度，探討了在船舶與海洋工程中，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面需要關(guān)注的要點(diǎn)，希望通過論述，可以為船舶與海洋工程相關(guān)人員研究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度提供參考。

　　【關(guān)鍵詞】船舶;海洋工程;結(jié)構(gòu);強(qiáng)度

　　一、前言

　　目前，對船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的研究還較少，小部分的研究也局限于研究一般性的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此，分析船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度非常有必要，這是進(jìn)一步了解其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的必要工作。

　　二、船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度概述

　　船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)物在其全壽命周期內(nèi)可能遭受各種各樣的載荷和變形，包括常規(guī)載荷、極限載荷或意外載荷。所以，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮這一因素，要更合理地考慮其安全性。

　　傳統(tǒng)的船舶設(shè)計(jì)是采用許用應(yīng)力設(shè)計(jì)法(ASD法)，即在線彈性理論基礎(chǔ)上，船體總縱強(qiáng)度是通過甲板(或船底處)的彈性應(yīng)力與許用應(yīng)力比較來進(jìn)行評估，許用應(yīng)力通常取為材料屈服強(qiáng)度的若干百分?jǐn)?shù)。這種方法與名義垂向波浪彎矩一起使用時(shí)，對于常規(guī)船型具有一定的有效性。然而，并不能使人們獲得清晰的船體強(qiáng)度的概念，更不能真實(shí)反映出船體結(jié)構(gòu)的實(shí)際破壞的全過程。因此，ASD應(yīng)用于非常規(guī)船型設(shè)汁是不能令人滿意的。

　　總縱彎曲下的船體損壞實(shí)質(zhì)上是一個(gè)漸進(jìn)的過程。當(dāng)船體梁斷面上某一個(gè)最弱的構(gòu)件因屈服、屈曲或兩者的某種組合發(fā)生損壞而不能有效承擔(dān)載荷時(shí)，將使船體剛度減少，但由于其他構(gòu)件仍可承載，包括失效構(gòu)件轉(zhuǎn)嫁來的載荷，因此船體梁仍能承載?；诖w結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度所確立的“限制狀態(tài)”設(shè)計(jì)方法，比線彈性設(shè)計(jì)方法增加了安全性和經(jīng)濟(jì)性。極限強(qiáng)度的影響參數(shù)研究對于估算船體結(jié)構(gòu)的可靠性是必要的。對于像船體這樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，在確定設(shè)計(jì)衡準(zhǔn)和所期望的統(tǒng)計(jì)中，所需的大量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)不可能輕易地獲得。一般而言，船體結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度可通過估算結(jié)構(gòu)對下列四種破壞形式中任一種的抵抗能力來決定：

　　1、屈曲或后屈曲失穩(wěn);

　　2、由屈服引起的塑性破壞：

　　3、過載下的脆性斷裂;

　　4、因應(yīng)力脈動的反復(fù)作用而產(chǎn)生的疲勞斷裂。

　　三、船舶和海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度分析

　　1、加筋板的極限強(qiáng)度分析

　　船體板是船體結(jié)構(gòu)的基本組成部分，研究船體結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度計(jì)算，首先得從板的極限強(qiáng)度計(jì)算分析開始。船體板及加筋板的極限強(qiáng)度研究方法從數(shù)學(xué)手段上看，可以分為解析法、半解析法和數(shù)值方法。從分析方法上可分為利用有效帶板寬度概念的方法、利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)回歸的經(jīng)驗(yàn)公式法和應(yīng)用相關(guān)方程的方法。

　　Paik等研究了彈性扭轉(zhuǎn)約束邊界條件下板的屈曲強(qiáng)度特征，并得到了支撐構(gòu)件沿一邊或四邊彈性扭轉(zhuǎn)約束條件下的屈曲強(qiáng)度的簡單設(shè)計(jì)公式。Steen等推導(dǎo)了雙軸向壓應(yīng)力和側(cè)向壓應(yīng)力共同作用下板的屈曲和極限強(qiáng)度的簡化方程。Paik等推導(dǎo)了在雙軸向壓應(yīng)力、邊緣剪應(yīng)力和側(cè)向壓應(yīng)力作用下，簡支板的彈性屈曲方程，后來又將殘余應(yīng)力考慮到屈曲設(shè)計(jì)公式中去。Yao等研究了單軸向壓應(yīng)力作用下焊接殘余應(yīng)力和初始變形對板的屈曲和極限強(qiáng)度的影響。大多數(shù)船級社關(guān)于船體板的彈塑性屈曲強(qiáng)度的計(jì)算采用的是Johnson-Osten-feld公式，該公式是通過一種修正系數(shù)的方法把塑性屈曲強(qiáng)度用彈性屈曲強(qiáng)度來衡量。Paik和Fu-jikubo等通過建立在非線性有限元方法基礎(chǔ)上的曲線擬合得到了新的塑性屈曲強(qiáng)度修正經(jīng)驗(yàn)公式。

　　2、船體板架極限強(qiáng)度分析

　　船體板架是船體結(jié)構(gòu)最主要的組成部分。對船體板架穩(wěn)定性的計(jì)算分析，是船體結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度分析的主要內(nèi)容之一。早期對船體板架穩(wěn)定性問題的計(jì)算分析，主要是基于經(jīng)典的邊界條件下進(jìn)行，即假定船體板架邊界是簡單支持或剛性固定。但實(shí)際船體板架邊界卻是介于簡單支持和剛性固定兩種極端情況之間的彈性約束情況。船體板架結(jié)構(gòu)的屈曲強(qiáng)度很大程度上依賴于板架邊界上的約束。Svenneerud通過假定一依賴于橫向骨架的固定程度的慣性矩來代替真實(shí)慣性矩的方法對約束加以考慮。有學(xué)者提出了一個(gè)考慮邊界約束的分離梁解，同時(shí)還提出了計(jì)算板架邊界彈性約束的方法。

　　有限元法可以計(jì)算各種復(fù)雜和不規(guī)則的板架。這種方法考慮了各種實(shí)際存在的復(fù)雜因素。例如，支柱的任意方式布置，各種艙口形式，桁材斷面的任意變化以及各種邊界條件等等。船體板架的穩(wěn)定性可以采用通用有限元軟件進(jìn)行計(jì)算。

　　3、船體梁總縱極限強(qiáng)度分析

　　自船體結(jié)構(gòu)總縱極限強(qiáng)度的概念提出以來，船體梁總縱極限強(qiáng)度的分析方法得到迅速發(fā)展，出現(xiàn)了多種船體梁總縱極限強(qiáng)度分析的方法。但常用的船體梁極限強(qiáng)度分析方法可分為：直接計(jì)算法、逐步破壞分析法。

　　(一)直接計(jì)算法

　　Caldwell將船體總縱極限強(qiáng)度估算為船體橫剖面的全塑性彎矩，通過對受壓構(gòu)件承載能力的折減以說明結(jié)構(gòu)屈曲的影響。該方法沒有考慮當(dāng)加筋板單元承受的壓應(yīng)力超過其極限強(qiáng)度后的載荷縮短行為以及截面應(yīng)力的重新分布，這往往過高地估算了船體結(jié)構(gòu)總縱極限強(qiáng)度值。

　　(二)逐步破壞分析法

　　根據(jù)對船體結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理的分析，發(fā)現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)的整體破壞實(shí)際上是一個(gè)逐步破壞過程。1977年，基于平斷面假設(shè)，構(gòu)件逐步破壞的增量曲率法，提出因屈曲及屈服引起的加筋板逐步破壞可用橫剖面纖維的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系描述，并考慮了后屈曲效應(yīng)。Smith采用非線性有限元對單元彈塑性大撓度分析來導(dǎo)出單元的平均應(yīng)力-平均應(yīng)變關(guān)系。Smith方法的計(jì)算結(jié)果的精度，很大程度上取決于單元的平均應(yīng)力-平均應(yīng)變關(guān)系的準(zhǔn)確性。

　　(三)有限元方法(FEM)

　　有限元方法適用于任何加載類型和結(jié)構(gòu)模型。該方法引入了梁單元、平板單元和正交各向異性板單元，能夠?qū)Y(jié)構(gòu)作靜態(tài)與動態(tài)載荷作用下的極限狀態(tài)分析，并能對單個(gè)結(jié)構(gòu)作整體響應(yīng)分析，同時(shí)考慮船體在彎矩、扭矩及剪力聯(lián)合作用下的響應(yīng)。Kutt等采用該方法對四條船體的縱向極限強(qiáng)度按各種載荷狀態(tài)、不同的有限元模型進(jìn)行了計(jì)算和分析，在每種分析中均記入了屈曲、后屈曲和塑性的效應(yīng)。

　　四、船舶在波浪中的載荷響應(yīng)預(yù)報(bào)主要方法

　　進(jìn)行船舶結(jié)構(gòu)分析時(shí)，首先要確定作用在船體上的載荷。結(jié)構(gòu)分析的精度又很大程度地取決于載荷計(jì)算。因此，載荷問題是船舶結(jié)構(gòu)研究中非常重要的一個(gè)問題。

　　按照傳統(tǒng)，作用在船體上的波浪載荷可分為總體載荷(波浪彎矩、扭矩和剪力)和局部載荷(作用在船體表面上的海水動壓力)。事實(shí)上，總體載荷就是局部海水動壓力的合力，可將海水動壓力沿全船積分得到。波浪還引起沖擊力、甲板上浪的水壓力、艙內(nèi)液體晃蕩力(Sloshing pressure)等載荷。從船舶安全性角度考慮，波浪載荷對船舶的極限強(qiáng)度起重要的作用。

　　由于船體形狀的復(fù)雜性，波浪的不規(guī)則性，船舶和波浪遭遇的隨機(jī)性等因素，波浪載荷計(jì)算是十分復(fù)雜的。人們十分重視應(yīng)用譜分析法計(jì)算船體所受的波浪載荷，也就是說，把波浪對船體的作用視作對船體系統(tǒng)的輸人，而船體受力和運(yùn)動視作系統(tǒng)的輸出。對于每一種輸出過程，系統(tǒng)都有相應(yīng)的傳遞函數(shù)(傳遞函數(shù)可以由試驗(yàn)得到，也可以由切片理論計(jì)算得到)，將傳遞函數(shù)與實(shí)際海況的波譜相結(jié)合，就可以得到船體受到的載荷譜，進(jìn)而可以求得載荷的統(tǒng)計(jì)特征值，以及載荷的長期和短期預(yù)報(bào)值。人們常稱這種方法為船舶在波浪中的載荷響應(yīng)預(yù)報(bào)技術(shù)(Wave load Prediction Technology)。

　　五、結(jié)束語

　　總而言之，船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)極限強(qiáng)度的研究是具有一定的現(xiàn)實(shí)運(yùn)用意義的，它可以為船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)的構(gòu)造和使用提供參考，進(jìn)而為船舶與海洋工程的建設(shè)提供借鑒。

　　【參考文獻(xiàn)】

　　[1]張錦飛,崔維成.三種船型結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度分析比較[J].船舶力學(xué),2011,04:57-64.

　　[2]駱文剛,楊平,崔虎威,白小溪.內(nèi)河船舶極限強(qiáng)度計(jì)算的逐步破壞法程序設(shè)計(jì)[J].中國艦船研究,2013,02:58-64.

　　[3]方闖,張文濤,黃震球,陳齊樹.內(nèi)河船舶極限總強(qiáng)度的試驗(yàn)研究[J].船舶工程,2012,01:29-32+2.