船舶海洋工程毕业论文参考

　　船舶与海洋工程专业主要培养具备现代船舶与海洋工程设计、研究、建造的基本技能和管理基础知识、计算机编程及应用能力，能在船舶与海洋结构物设计、研究、制造、检验、使用和管理等部门从事技术和管理方面工作的船舶与海洋工程学科高级工程技术人员。下文是学习啦小编为大家搜集整理的关于船舶海洋工程毕业论文参考的内容，欢迎大家阅读参考!

　　船舶海洋工程毕业论文参考篇1

　　浅谈船舶海洋工程管线优化设计

　　摘要：船舶工程技术专业一直以来主要是以一般航行船舶为主，随着海洋开发的深入，船舶建造已不局限于一般船舶，而是扩展到海洋工程各部分，如各种工程船舶、海洋石油平台、浮式生产储油船等。船舶工程技术专业也应根据船舶发展形势而适当的增加相关技术知识，使专业人员也掌握其它海洋工程结构物的知识。

　　关键词：船舶海洋工程管线优化

　　前言

　　管道被广泛地应用于石油化工"水利工程"建筑"船舶等领域，其在不同的应用环境下需承受不同的外力作用，大规模、全面地开发利用海洋资源和空间，发展海洋经济已列入各沿海国家的发展战略。海洋开发和利用除了需要先进的海洋工程技术，还需要各种海洋工程结构物的支撑。这为与海洋工程装备业关联度极大的船舶工业提供了极好的机遇。作为未来世界经济的支柱产业，海洋工程和海洋开发潜力非常巨大。近几年，全世界对浮式生产系统的新增需求达到约120座，全球浮式生产系统的年投资额以高速度递增，其中FPSO船(浮式生产储油装置)仍将是全球浮式生产市场的建造热点,该船型集生产、储油、运输多项功能于一身，是当前国际海上石油开发生产设施的主流形式。随着生产向深海的不断进入，FPSO船的优势将会更充分显现出来。中国海洋石油开发总公司也需要较大数量的海洋平台、多艘FP-SO平台，用于海洋开发建设的资金达到了数百亿元。船舶工业是海洋工程的天然“霸主”。随着海洋油气开发向深海发展，船舶工业与海洋工程的关系更加紧密，船舶工业在海洋油气开发中的作用更加突出。这主要有两方面的原因:一方面是技术上的因素。

　　随着作业水深的增加,固定式平台海洋构造物难以适应深海作业，各种浮式海洋工程结构物成为深海油气开发的主角。船舶工业与其他专业平台厂相比其优势正是在这类浮式结构物上——海洋开发装备具有船舶的属性，它的基本要求是在水上能浮起来、稳得住、移得动，这就与船舶有了相近的技术要求。这种天然优势为船舶工业迅速占领深海平台市场创造了良好的条件。另一方面是开发周期的因素。由于海洋油气开发竞争日趋激烈，国际石油商对从发现油气到生产的时间要求越来越紧，而与船舶相近的海洋工程物恰恰可以以最快的时间迅速部署于生产现场， 从而大大缩短深海油气的开发时间。正是由于这两方面的原因，使船舶工业迅速成为深海油气开发装备生产的主要力量。

　　船舶工业越来越深地融入海洋开发装备领域，已成为当前海洋装备发展的一个重要特点。相对于已经成熟的船舶工业来说，海洋开发装备业是一个新兴产业，正在发展过程中，据专家估计,目前及未来几年,仅油气开发生产一项，全世界就需要约100多艘FPSO船、200多座钻井平台，加上其他海洋产业的需求,海洋开发装备甚至比整个国际船舶市场的需求还要高。因此未来船舶企业会参与更多的海洋工程结构物的建造。

　　管线几何优化设计

　　管道隔振支座最佳布置设计优化需确定隔振支座的类型"数量及位置!由于支座类型的选择难以依靠程式化优化计算来得到，本研究仅针对支座力学与隔振性能参数给定情况下，研究管线支座的数量与几何位置优化问题涉及到的约束条件包含强度( 应力) "刚度( 位移和变形) "稳定性( 屈曲) 和动力学特性( 管线固有频率和管线响应振幅) ，同时考虑工艺安装方面的特殊要求( 某些位置无法安装支座) 针对上述约束，细化为优化数学模型中考虑应力"位移"固有频率"稳定性和评价点在指定频率区间的振级落差等约束条件简化的支座布局几何优化设计模型见图所示，通常选取支座数目和支座位置为设计变量本模型假定支座总数目事先已知( 通常按照工艺要求确定，但适当增加一定数量) ，通过确定各支座的几何位置坐标实现布局优化!当相邻两个支座的位置坐标非常接近或重合时，代表其中一个支座可以取消。

　　支座布局几何优化模型

　　2.管道隔振支座布置设计优化模型迭代解法

　　上面给出的支座布局优化模型仍为基于连续与离散设计变量的混合数学规划问题，常规优化算法较难解决，可采用迭代优化算法

　　进行求解!考虑到计算效率的问题，需采用变步长的迭代优化算法!

　　该迭代算法依据约束条件的满足情况及变步长的临界间距值来确定支座数量的减少与增加，然后通过

　　常规优化方法得到支座的几何位置坐标，最终得到较优的支座数目及间距!迭代流程见图采用迭代算法求解该支座布局优化模型时，其计算效率有赖于迭代步长的选择!对于特定的管道结构，当假定的支座初始数目与最优支座数目相接近时，即使迭代步长为常数，依然能够获得较好的计算效率，但假定的支座初始数目与最优支座数目相差较多时，则必须选择逐步增加的迭代步长才能获得较为理想的计算效率。

　　支座布局优化模型迭代解法

　　由管线各目标函数下的优化结果可知，三种目标函数下的优化模型，优化后满足约束要求，支座最优数目均为6个，各支座位置接近，优化结果基本相同，三种方法迭代次数均为 5-6次，计算效率较为理想，但以关联支座造价为目标函数下的优化模型与其他两个模型相比迭代次数较多，将几何优化设计方法所得优化结果与规范设计方法优化结果比较可知，以管线结构应变能和管线最大下垂为目标函数的优化模型，几何方法和规范法所得优化结果接近!以关联支座造价为目标函数的优化模型，采用几何方法时，尽管迭代次数较多，但仍然取得了满足约束条件的优化结果，其计算过程较规范设计方法更为稳定，结果更为可靠!

　　总体来看，两种设计方法所得优化结果是相一致的，几何优化设计方法是可行的!在几何优化设计方法中，由于支座初始数目通过假定得到，且往往与最优数目相差较大，因此迭代次数较多，其计算效率明显低于规范设计方法，但较多的迭代次数同时也保证了迭代过程的稳定性，使计算结果更为可信!因此，尚须进一步研究更为稳定高效的管线隔振支座布局优化算法。

　　3.总结：将所得结果与规范设计方法优化结果进行了比较，证明了几何优化设计模型及方法的可行性，并得到了与规范设计方法中相一致的结论: 以管线最大下垂或管线结构应变能为目标函数的隔振支座布局模型计算过程更为稳定高效"优化结果更为可靠。

　　参考文献:

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

　　[2] 美国雪佛龙公司 海上油气工程设计实用手册

　　[3] 海洋石油工程设计概论与工艺设计

　　船舶海洋工程毕业论文参考篇2

　　浅谈船舶与海洋工程结构极限强度

　　【摘要】本文主要分析了船舶与海洋工程结构的极限强度，探讨了在船舶与海洋工程中，结构强度方面需要关注的要点，希望通过论述，可以为船舶与海洋工程相关人员研究结构强度提供参考。

　　【关键词】船舶;海洋工程;结构;强度

　　一、前言

　　目前，对船舶与海洋工程结构极限强度的研究还较少，小部分的研究也局限于研究一般性的结构强度，因此，分析船舶与海洋工程结构极限强度非常有必要，这是进一步了解其结构强度的必要工作。

　　二、船体结构极限强度概述

　　船舶与海洋工程结构物在其全寿命周期内可能遭受各种各样的载荷和变形，包括常规载荷、极限载荷或意外载荷。所以，在结构设计中应充分考虑这一因素，要更合理地考虑其安全性。

　　传统的船舶设计是采用许用应力设计法(ASD法)，即在线弹性理论基础上，船体总纵强度是通过甲板(或船底处)的弹性应力与许用应力比较来进行评估，许用应力通常取为材料屈服强度的若干百分数。这种方法与名义垂向波浪弯矩一起使用时，对于常规船型具有一定的有效性。然而，并不能使人们获得清晰的船体强度的概念，更不能真实反映出船体结构的实际破坏的全过程。因此，ASD应用于非常规船型设汁是不能令人满意的。

　　总纵弯曲下的船体损坏实质上是一个渐进的过程。当船体梁断面上某一个最弱的构件因屈服、屈曲或两者的某种组合发生损坏而不能有效承担载荷时，将使船体刚度减少，但由于其他构件仍可承载，包括失效构件转嫁来的载荷，因此船体梁仍能承载。基于船体结构极限强度所确立的“限制状态”设计方法，比线弹性设计方法增加了安全性和经济性。极限强度的影响参数研究对于估算船体结构的可靠性是必要的。对于像船体这样复杂的结构，在确定设计衡准和所期望的统计中，所需的大量经验数据不可能轻易地获得。一般而言，船体结构的极限强度可通过估算结构对下列四种破坏形式中任一种的抵抗能力来决定：

　　1、屈曲或后屈曲失稳;

　　2、由屈服引起的塑性破坏：

　　3、过载下的脆性断裂;

　　4、因应力脉动的反复作用而产生的疲劳断裂。

　　三、船舶和海洋工程结构极限强度分析

　　1、加筋板的极限强度分析

　　船体板是船体结构的基本组成部分，研究船体结构的极限强度计算，首先得从板的极限强度计算分析开始。船体板及加筋板的极限强度研究方法从数学手段上看，可以分为解析法、半解析法和数值方法。从分析方法上可分为利用有效带板宽度概念的方法、利用试验数据回归的经验公式法和应用相关方程的方法。

　　Paik等研究了弹性扭转约束边界条件下板的屈曲强度特征，并得到了支撑构件沿一边或四边弹性扭转约束条件下的屈曲强度的简单设计公式。Steen等推导了双轴向压应力和侧向压应力共同作用下板的屈曲和极限强度的简化方程。Paik等推导了在双轴向压应力、边缘剪应力和侧向压应力作用下，简支板的弹性屈曲方程，后来又将残余应力考虑到屈曲设计公式中去。Yao等研究了单轴向压应力作用下焊接残余应力和初始变形对板的屈曲和极限强度的影响。大多数船级社关于船体板的弹塑性屈曲强度的计算采用的是Johnson-Osten-feld公式，该公式是通过一种修正系数的方法把塑性屈曲强度用弹性屈曲强度来衡量。Paik和Fu-jikubo等通过建立在非线性有限元方法基础上的曲线拟合得到了新的塑性屈曲强度修正经验公式。

　　2、船体板架极限强度分析

　　船体板架是船体结构最主要的组成部分。对船体板架稳定性的计算分析，是船体结构极限强度分析的主要内容之一。早期对船体板架稳定性问题的计算分析，主要是基于经典的边界条件下进行，即假定船体板架边界是简单支持或刚性固定。但实际船体板架边界却是介于简单支持和刚性固定两种极端情况之间的弹性约束情况。船体板架结构的屈曲强度很大程度上依赖于板架边界上的约束。Svenneerud通过假定一依赖于横向骨架的固定程度的惯性矩来代替真实惯性矩的方法对约束加以考虑。有学者提出了一个考虑边界约束的分离梁解，同时还提出了计算板架边界弹性约束的方法。

　　有限元法可以计算各种复杂和不规则的板架。这种方法考虑了各种实际存在的复杂因素。例如，支柱的任意方式布置，各种舱口形式，桁材断面的任意变化以及各种边界条件等等。船体板架的稳定性可以采用通用有限元软件进行计算。

　　3、船体梁总纵极限强度分析

　　自船体结构总纵极限强度的概念提出以来，船体梁总纵极限强度的分析方法得到迅速发展，出现了多种船体梁总纵极限强度分析的方法。但常用的船体梁极限强度分析方法可分为：直接计算法、逐步破坏分析法。

　　(一)直接计算法

　　Caldwell将船体总纵极限强度估算为船体横剖面的全塑性弯矩，通过对受压构件承载能力的折减以说明结构屈曲的影响。该方法没有考虑当加筋板单元承受的压应力超过其极限强度后的载荷缩短行为以及截面应力的重新分布，这往往过高地估算了船体结构总纵极限强度值。

　　(二)逐步破坏分析法

　　根据对船体结构破坏机理的分析，发现船体结构的整体破坏实际上是一个逐步破坏过程。1977年，基于平断面假设，构件逐步破坏的增量曲率法，提出因屈曲及屈服引起的加筋板逐步破坏可用横剖面纤维的应力-应变关系描述，并考虑了后屈曲效应。Smith采用非线性有限元对单元弹塑性大挠度分析来导出单元的平均应力-平均应变关系。Smith方法的计算结果的精度，很大程度上取决于单元的平均应力-平均应变关系的准确性。

　　(三)有限元方法(FEM)

　　有限元方法适用于任何加载类型和结构模型。该方法引入了梁单元、平板单元和正交各向异性板单元，能够对结构作静态与动态载荷作用下的极限状态分析，并能对单个结构作整体响应分析，同时考虑船体在弯矩、扭矩及剪力联合作用下的响应。Kutt等采用该方法对四条船体的纵向极限强度按各种载荷状态、不同的有限元模型进行了计算和分析，在每种分析中均记入了屈曲、后屈曲和塑性的效应。

　　四、船舶在波浪中的载荷响应预报主要方法

　　进行船舶结构分析时，首先要确定作用在船体上的载荷。结构分析的精度又很大程度地取决于载荷计算。因此，载荷问题是船舶结构研究中非常重要的一个问题。

　　按照传统，作用在船体上的波浪载荷可分为总体载荷(波浪弯矩、扭矩和剪力)和局部载荷(作用在船体表面上的海水动压力)。事实上，总体载荷就是局部海水动压力的合力，可将海水动压力沿全船积分得到。波浪还引起冲击力、甲板上浪的水压力、舱内液体晃荡力(Sloshing pressure)等载荷。从船舶安全性角度考虑，波浪载荷对船舶的极限强度起重要的作用。

　　由于船体形状的复杂性，波浪的不规则性，船舶和波浪遭遇的随机性等因素，波浪载荷计算是十分复杂的。人们十分重视应用谱分析法计算船体所受的波浪载荷，也就是说，把波浪对船体的作用视作对船体系统的输人，而船体受力和运动视作系统的输出。对于每一种输出过程，系统都有相应的传递函数(传递函数可以由试验得到，也可以由切片理论计算得到)，将传递函数与实际海况的波谱相结合，就可以得到船体受到的载荷谱，进而可以求得载荷的统计特征值，以及载荷的长期和短期预报值。人们常称这种方法为船舶在波浪中的载荷响应预报技术(Wave load Prediction Technology)。

　　五、结束语

　　总而言之，船舶与海洋工程结构极限强度的研究是具有一定的现实运用意义的，它可以为船舶与海洋工程结构的构造和使用提供参考，进而为船舶与海洋工程的建设提供借鉴。

　　【参考文献】

　　[1]张锦飞,崔维成.三种船型结构的极限强度分析比较[J].船舶力学,2011,04:57-64.

　　[2]骆文刚,杨平,崔虎威,白小溪.内河船舶极限强度计算的逐步破坏法程序设计[J].中国舰船研究,2013,02:58-64.

　　[3]方闯,张文涛,黄震球,陈齐树.内河船舶极限总强度的试验研究[J].船舶工程,2012,01:29-32+2.