船舶工程技術論文題目
船舶工程技術論文題目
船舶是能航行或停泊于水域進行運輸或作業(yè)的交通工具，下面是小編精心推薦的一些船舶工程技術論文題目，希望你能有所感觸!
船舶工程技術論文題目
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船舶工程技術論文
船舶工程中的力學問題
【摘 要】本文主要分析了船舶工程中的力學問題，通過探討其中的力學理論，進一步分析了船舶工程中需要關注的力學要點，以期可以為船舶工程的建造提供參考。
【關鍵詞】船舶工程;力學問題
中圖分類號：F407文獻標識碼： A
一、前言
在船舶工程的建造中，有很多需要關注的問題，其中，船舶工程建造的力學問題就是一個關鍵問題，所以，分析船舶工程的力學理論和要點非常有必要，這是提高船舶建造水平的重點。
二、工程力學的發(fā)展
1、工程力學的特點
工程力學雖然還處在萌芽階段，很不成熟，而且繼承有關老學科的地方較多，但作為力學的一個新分支，確有一些獨具的特點。工程力學著重于分析問題的機理，并借助建立理論模型來解決具體問題。只有在進行機理分析而感到資料不夠時，才求助于新的實驗。
工程力學注重從微觀到宏觀，以往的技術科學和絕大多數(shù)的基礎科學，都是或從宏觀到宏觀，或從宏觀到微觀，或從微觀到微觀，而工程力學則建立在近代物理和近代化學成就之上，運用這些成就，建立起物質宏觀性質的微觀理論，這也是工程力學建立的主導思想和根本目的。
雖然工程力學引用了近代物理和近代化學的許多結果，但它并不完全是統(tǒng)計物理或者物理化學的一個分支，因為無論是近代物理還是近代化學，都不能完全解決工程技術里所提出的各種具體問題。工程力學所面臨的問題往往要比基礎學科里所提出的問題復雜得多，它不能單靠簡單的推演方法或者只借助于某一單一學科的成就，而必須盡可能結合實驗和運用多學科的成果。
2、研究內容和方向
工程力學主要研究平衡現(xiàn)象，如氣體、液體、固體的狀態(tài)方程，各種熱力學平衡性質和化學平衡的研究等。對于這類問題，工程力學主要借助統(tǒng)計力學的方法。工程力學的研究工作，目前主要集中三個方面：高溫氣體性質，研究氣體在高溫下的熱力學平衡性質(包括狀態(tài)方程)、輸運性質、輻射性質以及與各種動力學過程有關的弛豫現(xiàn)象;稠密流體性質，主要研究高壓氣體和各種液體的熱力學平衡性質(包括狀態(tài)方程)、輸運性質以及相變行為等;固體材料性質，利用微觀理論研究材料的彈性、塑性、強度以及本構關系等。
工程力學研究方向主要有：非線性力學與工程、工程穩(wěn)定性分析及控制技術、應力與變形測量理論和破壞檢測技術、數(shù)值分析方法與工程應用、工程材料物理力學性質、工程動力學與爆破。
三、船舶工程中的主要力學問題
1、船舶的穩(wěn)定性
當船的水面線以下部分產(chǎn)生的浮力等于船(及載物)之重量時，船將浮于水面。對船舶首要的要求是它能浮于水面而且在風浪作用下不傾倒和進水，也就是對船提出了穩(wěn)定性的要求。船舶的傾斜(或傾倒)分側傾和縱傾兩種，其分析方法是一樣的。以側傾為例，當側向風浪使得船受到一側傾力矩的作用而使船有側傾趨勢時，例如產(chǎn)生了一個傾角滬，這時候浮力中心位置會朝傾倒的一方偏移，因而浮力與重力作用線之間有了一段距離拭樹，稱創(chuàng)司為穩(wěn)定性力臂。
當穩(wěn)心高于重心且浮力與拭司的乘積構成的恢復力矩大于傾倒力矩時，就是穩(wěn)定的;否則就是不穩(wěn)定的，會使船傾倒。船舶的穩(wěn)定性分析就是要分析浮心與穩(wěn)心隨著傾角的變化而變化的穩(wěn)定性力臂曲線，分析什么傾角會引起傾倒以及設計船型時如何盡量增大允許的傾角。
2、船舶的推進和阻力分析
提高船舶航行的速度和操縱的靈活性，是船舶設計尤其是軍用船艇追求的目標。船舶的推力來自船的推進器給水施加作用力從而獲得水的反作用力。目前較先進的推進器是由柴油機(或由核能帶動的動力)帶動的水下軸流式螺旋槳(比槳槽與明輪先進)，因為螺旋漿的阻力最小，效率最高。船舶的推力最大值是一定的，當速度提高時，阻力也不斷提高，直到阻力達到推力值時，速度再也提高不上去，因此任何一艘船都有極限速度。如航母等排水型船航速25-30節(jié)(注：1節(jié)=1nmile/h)，滑行艇(如導彈快艇等)30-50節(jié)，水翼艇40、70節(jié)，氣墊船40-140節(jié)，地效翼艇40-300節(jié)。船舶的阻力是制約速度提高的主要原因，阻力來自水阻和氣阻，水阻主要是旋渦分離阻力、摩擦阻力和興波阻力。旋渦分離阻力是由于高速行駛的船舶尾部渦旋與船尾分離以及推進螺旋槳尾端空化而造成的前后壓力差產(chǎn)生的。這種阻力只在高速和赫性流體中才存在。
3、船舶與海洋結構物在波流作用下的水動力學問題
此類問題的研究目標是分析船舶與海洋結構在波浪與海流昨用下的響應和安全性問題。研究內容包括以下幾個方面：
(1)波浪理論
為了估計作用于結構物的波浪力(力矩)的載荷，主要采用正弦波理論和斯托克斯有限振幅波理論。前者計算簡單，可應用于譜分析計算;后者考慮了波浪的非線性，主要應用于設計波法計算。
(2)水動力和運動方程的研究
水動力問題主要研究結構整體或局部構件在波浪等載荷作用下，由于加速度引起的慣性力、慣性力矩，由于運動引起的阻尼力、阻尼力矩以及與位移有關的恢復力、恢復力矩;波浪力和力矩;海流作用力和力矩。主要用于建立準確的水彈性運動方程。
(3)結構物的運動
主要是指船體和浮式結構物在浪、流作用下的三種運動(垂振、縱搖和橫搖)以及與波高平方成正比的二階力造成的結構物的長周期運動。
(4)在生存條件下結構物的安全性
除了上面講到的船體穩(wěn)定性外，尚有結構的耐波性、抗振動和抗疲勞破壞等性能。
對于以上問題的研究方法大致分為分析法、計算法、實驗法3種。分析法有設計波法、設計譜法、非線性時域分析法和隨機線性響應法，用來探討結構物在波浪中的性能。設計波法是用假想的等效規(guī)則波(如上文提到的正弦波)代替實際不規(guī)則的波，只要保證基波周期和振幅一致即可。設計譜法是采用譜分析的方法，從長期海浪統(tǒng)計資料中求出最大波的有效波高與周期來確定設計譜，再求出結構的響應譜進而確定響應的極值。時域分析法是通過系統(tǒng)的脈沖響應函數(shù)和輸入的時間歷程求輸出時間歷程。隨機線性響應法基于線性疊加原理和概率統(tǒng)計原理。它是一種非確定性方法，關鍵是要建立準確的長期統(tǒng)計的波浪資料或樣本。計算法主要是指有限元法求水動力和運動響應或結構的響應。實驗法分構件實驗、模型實驗和實體實驗。
四、船舶力學計算步驟簡析
為保證結構強度分析的結果的準確以及結果的安全可靠，結構強度力學分析必須有嚴格的分析過程。通過結合自身對各種情況的直接計算經(jīng)驗以及參照通用力學分析計算過程，直接計算法力學分析步驟可歸納為如下內容：
1、分析結構情況或用途。必須首先明確結構的實際結構情況或者其用途，包括結構所處的區(qū)域，結構的參數(shù)及樣式等，為后續(xù)的模型簡化及材料屬性定義做準備;
2、分析結構受力情況。分析受力區(qū)域結構的受力情況或者根據(jù)結構的用途來分析結構的受力，同時對其受力參數(shù)如受力大小，力臂長度等數(shù)據(jù)采集備用;
3、建立并簡化受力模型。這是最重要的步驟，根據(jù)受力結構自身機構的實際情況，根據(jù)安全系數(shù)偏大的原則，簡化成的受力分析較簡單的一般力學模型，如簡支梁，懸臂梁，固支梁等;
4、加載受力并求出結構的剪力圖及彎矩圖。此為正式計算分析過程，根據(jù)受力的情況以及簡化后的力學模型對結構進行計算，計算結果梁的剪力圖及彎矩圖，并對其中的峰值進行計算，得出結果備用;
5、對危險截面進行強度校核。通過彎矩及剪力圖，找出彎矩及剪力圖的突變截面，運用一般的材料力學方法對該區(qū)域的拉、壓應力以及剪切應力進行計算，再根據(jù)強度理論和一定安全系數(shù)進行結構強度判斷;
6、確定合適的截面或采取適當加強措施。根據(jù)上步的判斷結果，確定該結構是否符合結構強度要求，對于不滿足的要采取一定的加強措施或或者改變結構自身屬性;
7、重新校核或確定方案。對不符合強度要求的結構加強或者改變結構自身屬性后，重新按此程序進行強度校核計算。對于滿足強度要求的，計算過程結束。
五、結束語
綜上所述，要想進一步提高船舶工程力學的科學性，一定要首先探討力學的相關原理和建造過程中的合理利用問題。同時，采取合理的措施，科學使用力學原理，提高船舶建造的質量。
【參考文獻】
[1]劉建峰 王旭東 周宏.基于Delphi的非均勻B樣條曲線在船舶工程中的應用[J].華東船舶工業(yè)學院學報.2011(02).36
[2]任南 劉建一 史恭波.船舶工程分解結構表達研究[J].造船技術.2009(03).69
[3]黃凱旋.船舶工程虛擬現(xiàn)實應用平臺建設及研究[J].微型機與應用.2010(07).25
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