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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳朝欽
研究生(外文):WU,CHAO-CIN
論文名稱:貨櫃船於波浪負荷下之結構分析
論文名稱(外文):Structural Analyses of a Container Ship under Wave Loads
指導教授:張博超張博超引用關係
指導教授(外文):Chang,Bor-Chau
口試委員:陳宏鐘簡惠龍
口試委員(外文):Chen, Hong-ChungChien, Hui-Lung
口試日期:2016-07-21
學位類別:碩士
校院名稱:國立高雄海洋科技大學
系所名稱:造船及海洋工程研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2016
畢業學年度:104
語文別:中文
論文頁數:77
中文關鍵詞:勢流理論波浪負荷結構分析有限元素朗肯小板法
外文關鍵詞:Potential theoryWave loadStructural AnalysisFinite elementRankine panel method
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本研究主要乃藉由三維小板法對於波浪中的船舶進行水動力分析,計算出波浪對船舶的負荷以及船舶在波浪中的運動狀態,並將此水動力負荷傳遞到結構模型上,進而分析計算出船體結構的應力及變形量反應。
船舶設計時的結構分析,一般是以假設固定已知的外力為負荷來進行。然而實際上船舶航行在海上,所面對的外力負荷乃依海況隨時變動的,因此若能考慮實際海況的水動力影響,而進行結構分析,將可獲得較為實際的船舶結構反映結果。
本文採用挪威¬-德國驗船協會(DNV-GL)所開發的Sesam軟體為分析工具。Sesam系統於水動力及船舶運動方面的分析乃由HydroD模組進行,此計算模組乃立基於勢流理論(Potential theory) ,並利用Rankine panel method(小板法)去求解三維輻射/繞射(radiation/di-ffraction)之問題。結構分析模型則是使用DNV- GeniE建立。
本研究針對一艘現有貨櫃船,航行於不同波浪條件下,進行其船舶運動與船體結構的分析計算。計算出波浪作用於船舶的水動力負荷,並將此負荷成功地轉換至船體結構模型,進而分析計算出船體結構的應力(stress)及變形量反應。本研究已成功地建立波浪負荷下,船體結構分析的有效架構與工具,將來可藉由此架構,針對各種波浪環境下的船舶進行結構性能分析,包括船舶結構的疲勞分析。

This thesis is to analyze hydrodynamic load on a ship in the wave of the wave ship by three-dimensional panel method. The hydrodynamic loads are trans tared to the structural model which are analyzed the stress and strain response of the hull structure.
In general the ship structural during analysis design phase is assumed that the external load is fixed. However the ship actually navigate at sea, the loads are changed depending on sea conditions. The actual sea conditions have am effect on the hydrodynamic load on structural analysis, and the results of structural response will be more, at when the wave conditions are considered.
This thesis applies Sesam software which is developed by DNV-GL for the analysis. The Sesam system applies the HydroD program to the calculates of the hydrodynamic and ship motions. The Sesam system combines Potential theory and Rankine panel method to solve the radiation / diffraction problems. The structural analysis model is used DNV- GeniE.
This thesis is to calculate on the ship motion and structure response for a existing container ship, which sailing in some different wave conditions . After calculating the hydrodynamic wave loads on the ship, the wave loads are successfully transferred to the structural modal and then the stress and strain are calculated.
This work has established successfully the process of structural analyses for ships sailing in wave. Following the process , some structural performances of ship in read sea , including , can be analyzed in the future.

摘要.................................I
ABSTRACT.................................III
圖目錄.................................VII
表目錄.................................XI
符號表.................................XII
第一章 緒論.................................1
1-1 前言.................................1
1-2 研究動機.................................2
1-3 分析方法.................................3
1-4 文獻回顧.................................4
第二章 理論背景.................................6
2-1邊界條件.................................6
2-2靜態分析理論...............................8
2-3輻射及繞射問題.............................16
2-4船舶在規則波中的反應........................18
2-4-1 計算規則波船舶運動.......................19
2-4-2遭遇頻率的影響...........................22
2-5反應振幅運算子.............................23
第三章 分析流程...............................25
3-1 分析流程.................................25
3-2 船模結構模型.............................27
3-2-1 建立結構模型概要........................27
3-2-2 建立結構模型............................28
3-2-3 結構網格設定............................33
3-2-4 浸溼表面(Wet-Surface)的設定.............36
3-2-5 邊界條件...............................37
3-3 HydroD-Wasim水動力計算..................41
3-3-1 環境的設定..............................42
3-3-2 波浪條件及航向角設定.....................43
3-3-3 載入船舶外殼之幾何線型...................45
3-3-4 水動力網格設定..........................46
3-3-5 結構模型...............................47
3-3-6 船舶運動設定.............................49
3-3-7 波浪力量傳遞.............................52
3-4 Sesam後處理...............................57
第四章 分析結果.................................58
4-1 實船尺寸....................................58
4-2 水動力計算條件設定...........................59
4-3 計算的結果..................................60
4-3-1 船舶運動.................................60
4-3-2 波浪負荷圖...............................67
4-3-3 船舶變形量...............................70
第五章 結論與未來展望...........................74
5-1 結論.......................................74
5-2 未來展望...................................74
參考文獻.......................................76



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