江海直达船舶结构安全性与轻量化设计

本书主要叙述了江海直达船体结构安全性和结构轻量化设计两方面内容。首先从江海直达船体结构特点出发，阐述了结构强度注意事项、结构规范法设计以及结构强度直接计算；随后对航线波浪特征参数、波浪载荷计算理论和波浪载荷直接计算等内容做了介绍。对宽扁型江海直达船体结构极限强度、砰击强度和疲劳强度计算及评价方法进行了阐述，构建结构安全性评价体系。为探寻江海直达船舶轻量化设计，从结构轻量化、材料轻量化、工艺轻量化等三个维度做了介绍，并从极限强度角度出发进行了船体结构优化设计介绍。最后介绍了江海直达船体结构在波浪周期性动载荷作用下的动力响应，为安全合理的江海直达船体结构设计奠定基础。

“江海直达船舶技术丛书”序
前言
第0章绪论1
0.1背景1
0.2江海直达船舶船体结构设计2
第1章江海直达船舶船体强度与结构设计3
1.1江海直达船舶船体结构特点3
1.1.1江海直达船舶船体结构特征3
1.1.2江海直达船舶船体结构强度注意事项5
1.2江海直达船舶船体结构规范设计6
1.2.1江海直达船舶船体结构规范法设计流程7
1.2.2江海直达船舶船体结构布置一般原则8
1.2.3江海直达船舶船体结构设计通则9
1.3江海直达船舶船体结构强度直接计算16
1.3.1结构直接计算通则16
1.3.2结构有限元模型17
1.3.3计算工况18
1.3.4边界条件19
1.3.5直接计算所用载荷21
1.3.6屈服强度评估26
1.3.7屈曲强度评估26
1.3.8结果提交28
1.4本章小结28
第2章江海直达船舶波浪载荷29
2.1航线波浪特征参数29
2.1.1波浪观测位置29
2.1.2波浪散布图29
2.1.3有义波高31
2.2江海直达船舶波浪载荷计算理论31
2.2.1三维势流理论31
2.2.2水弹性时域方法36
2.3江海直达船舶船体波浪载荷直接计算42
2.3.1波浪谱42
2.3.2超越概率水平43
2.3.3计算工况43
2.3.4计算模型44
2.3.5波浪载荷短期预报45
2.3.6波浪载荷长期预报48
2.4本章小结49
第3章江海直达船舶船体结构安全性51
3.1江海直达船舶船体结构极限强度51
3.1.1极限强度分析方法51
3.1.2极限强度数值计算54
3.1.3极限强度模型实验60
3.2江海直达船舶船体结构砰击强度65
3.2.1砰击载荷65
3.2.2砰击颤振强度数值计算66
3.2.3砰击强度影响因素研究73
3.3江海直达船舶船体结构疲劳强度75
3.3.1变幅载荷作用下疲劳特性75
3.3.2江海直达船舶适用S-N曲线77
3.3.3江海直达船舶典型节点疲劳强度评估81
3.4本章小结82
第4章江海直达船舶轻量化设计84
4.1船舶轻量化设计84
4.1.1船舶轻量化设计背景84
4.1.2船舶轻量化定义及规则84
4.1.3船舶轻量化设计现状分析86
4.2江海直达船舶船体结构轻量化技术87
4.2.1船体结构应力均匀化设计技术87
4.2.2耐冲击结构的塑性设计方法88
4.2.3宽扁型船体结构优化设计89
4.2.4基于直接计算的基座补强设计92
4.3江海直达船舶船体材料轻量化技术92
4.3.1轻量化金属材料设计技术92
4.3.2复合材料设计技术95
4.4江海直达船舶船体工艺轻量化技术97
4.4.1钢-铝合金连接工艺97
4.4.2复合材料连接工艺98
4.4.3精益造船工艺99
4.4.4自动化造船设备100
4.5本章小结102
第5章基于极限强度的江海直达船舶船体结构优化设计103
5.1船体结构优化设计103
5.1.1结构优化设计概述103
5.1.2优化算法106
5.2基于极限强度的结构优化110
5.2.1极限强度结构优化系统110
5.2.2设计变量111
5.2.3参数化模型115
5.2.4目标函数116
5.2.5约束条件116
5.3基于极限强度的结构优化结果117
5.3.1敏感性分析117
5.3.2优化结果119
5.4本章小结123
第6章江海直达船舶船体结构动力响应124
6.1动力稳定理论124
6.1.1Mathieu-Hill方程124
6.1.2Mathieu方程的解126
6.1.3动力不稳定区域的确定127
6.2板格动力稳定分析131
6.2.1矩形薄板的动力学方程131
6.2.2简支矩形薄板的Mathieu方程133
6.2.3四边简支矩形薄板的动力不稳定区134
6.3加筋板结构动力稳定136
6.3.1动力稳定性方程136
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