船舶工程技术论文题目

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　　船舶是能航行或停泊于水域进行运输或作业的交通工具，下面是小编精心推荐的一些船舶工程技术论文题目，希望你能有所感触!

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　　船舶工程中的力学问题

　　【摘 要】本文主要分析了船舶工程中的力学问题，通过探讨其中的力学理论，进一步分析了船舶工程中需要关注的力学要点，以期可以为船舶工程的建造提供参考。

　　【关键词】船舶工程;力学问题

　　中图分类号：F407文献标识码： A

　　一、前言

　　在船舶工程的建造中，有很多需要关注的问题，其中，船舶工程建造的力学问题就是一个关键问题，所以，分析船舶工程的力学理论和要点非常有必要，这是提高船舶建造水平的重点。

　　二、工程力学的发展

　　1、工程力学的特点

　　工程力学虽然还处在萌芽阶段，很不成熟，而且继承有关老学科的地方较多，但作为力学的一个新分支，确有一些独具的特点。工程力学着重于分析问题的机理，并借助建立理论模型来解决具体问题。只有在进行机理分析而感到资料不够时，才求助于新的实验。

　　工程力学注重从微观到宏观，以往的技术科学和绝大多数的基础科学，都是或从宏观到宏观，或从宏观到微观，或从微观到微观，而工程力学则建立在近代物理和近代化学成就之上，运用这些成就，建立起物质宏观性质的微观理论，这也是工程力学建立的主导思想和根本目的。

　　虽然工程力学引用了近代物理和近代化学的许多结果，但它并不完全是统计物理或者物理化学的一个分支，因为无论是近代物理还是近代化学，都不能完全解决工程技术里所提出的各种具体问题。工程力学所面临的问题往往要比基础学科里所提出的问题复杂得多，它不能单靠简单的推演方法或者只借助于某一单一学科的成就，而必须尽可能结合实验和运用多学科的成果。

　　2、研究内容和方向

　　工程力学主要研究平衡现象，如气体、液体、固体的状态方程，各种热力学平衡性质和化学平衡的研究等。对于这类问题，工程力学主要借助统计力学的方法。工程力学的研究工作，目前主要集中三个方面：高温气体性质，研究气体在高温下的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质、辐射性质以及与各种动力学过程有关的弛豫现象;稠密流体性质，主要研究高压气体和各种液体的热力学平衡性质(包括状态方程)、输运性质以及相变行为等;固体材料性质，利用微观理论研究材料的弹性、塑性、强度以及本构关系等。

　　工程力学研究方向主要有：非线性力学与工程、工程稳定性分析及控制技术、应力与变形测量理论和破坏检测技术、数值分析方法与工程应用、工程材料物理力学性质、工程动力学与爆破。

　　三、船舶工程中的主要力学问题

　　1、船舶的稳定性

　　当船的水面线以下部分产生的浮力等于船(及载物)之重量时，船将浮于水面。对船舶首要的要求是它能浮于水面而且在风浪作用下不倾倒和进水，也就是对船提出了稳定性的要求。船舶的倾斜(或倾倒)分侧倾和纵倾两种，其分析方法是一样的。以侧倾为例，当侧向风浪使得船受到一侧倾力矩的作用而使船有侧倾趋势时，例如产生了一个倾角沪，这时候浮力中心位置会朝倾倒的一方偏移，因而浮力与重力作用线之间有了一段距离拭树，称创司为稳定性力臂。

　　当稳心高于重心且浮力与拭司的乘积构成的恢复力矩大于倾倒力矩时，就是稳定的;否则就是不稳定的，会使船倾倒。船舶的稳定性分析就是要分析浮心与稳心随着倾角的变化而变化的稳定性力臂曲线，分析什么倾角会引起倾倒以及设计船型时如何尽量增大允许的倾角。

　　2、船舶的推进和阻力分析

　　提高船舶航行的速度和操纵的灵活性，是船舶设计尤其是军用船艇追求的目标。船舶的推力来自船的推进器给水施加作用力从而获得水的反作用力。目前较先进的推进器是由柴油机(或由核能带动的动力)带动的水下轴流式螺旋桨(比桨槽与明轮先进)，因为螺旋浆的阻力最小，效率最高。船舶的推力最大值是一定的，当速度提高时，阻力也不断提高，直到阻力达到推力值时，速度再也提高不上去，因此任何一艘船都有极限速度。如航母等排水型船航速25-30节(注：1节=1nmile/h)，滑行艇(如导弹快艇等)30-50节，水翼艇40、70节，气垫船40-140节，地效翼艇40-300节。船舶的阻力是制约速度提高的主要原因，阻力来自水阻和气阻，水阻主要是旋涡分离阻力、摩擦阻力和兴波阻力。旋涡分离阻力是由于高速行驶的船舶尾部涡旋与船尾分离以及推进螺旋桨尾端空化而造成的前后压力差产生的。这种阻力只在高速和赫性流体中才存在。

　　3、船舶与海洋结构物在波流作用下的水动力学问题

　　此类问题的研究目标是分析船舶与海洋结构在波浪与海流昨用下的响应和安全性问题。研究内容包括以下几个方面：

　　(1)波浪理论

　　为了估计作用于结构物的波浪力(力矩)的载荷，主要采用正弦波理论和斯托克斯有限振幅波理论。前者计算简单，可应用于谱分析计算;后者考虑了波浪的非线性，主要应用于设计波法计算。

　　(2)水动力和运动方程的研究

　　水动力问题主要研究结构整体或局部构件在波浪等载荷作用下，由于加速度引起的惯性力、惯性力矩，由于运动引起的阻尼力、阻尼力矩以及与位移有关的恢复力、恢复力矩;波浪力和力矩;海流作用力和力矩。主要用于建立准确的水弹性运动方程。

　　(3)结构物的运动

　　主要是指船体和浮式结构物在浪、流作用下的三种运动(垂振、纵摇和横摇)以及与波高平方成正比的二阶力造成的结构物的长周期运动。

　　(4)在生存条件下结构物的安全性

　　除了上面讲到的船体稳定性外，尚有结构的耐波性、抗振动和抗疲劳破坏等性能。

　　对于以上问题的研究方法大致分为分析法、计算法、实验法3种。分析法有设计波法、设计谱法、非线性时域分析法和随机线性响应法，用来探讨结构物在波浪中的性能。设计波法是用假想的等效规则波(如上文提到的正弦波)代替实际不规则的波，只要保证基波周期和振幅一致即可。设计谱法是采用谱分析的方法，从长期海浪统计资料中求出最大波的有效波高与周期来确定设计谱，再求出结构的响应谱进而确定响应的极值。时域分析法是通过系统的脉冲响应函数和输入的时间历程求输出时间历程。随机线性响应法基于线性叠加原理和概率统计原理。它是一种非确定性方法，关键是要建立准确的长期统计的波浪资料或样本。计算法主要是指有限元法求水动力和运动响应或结构的响应。实验法分构件实验、模型实验和实体实验。

　　四、船舶力学计算步骤简析

　　为保证结构强度分析的结果的准确以及结果的安全可靠，结构强度力学分析必须有严格的分析过程。通过结合自身对各种情况的直接计算经验以及参照通用力学分析计算过程，直接计算法力学分析步骤可归纳为如下内容：

　　1、分析结构情况或用途。必须首先明确结构的实际结构情况或者其用途，包括结构所处的区域，结构的参数及样式等，为后续的模型简化及材料属性定义做准备;

　　2、分析结构受力情况。分析受力区域结构的受力情况或者根据结构的用途来分析结构的受力，同时对其受力参数如受力大小，力臂长度等数据采集备用;

　　3、建立并简化受力模型。这是最重要的步骤，根据受力结构自身机构的实际情况，根据安全系数偏大的原则，简化成的受力分析较简单的一般力学模型，如简支梁，悬臂梁，固支梁等;

　　4、加载受力并求出结构的剪力图及弯矩图。此为正式计算分析过程，根据受力的情况以及简化后的力学模型对结构进行计算，计算结果梁的剪力图及弯矩图，并对其中的峰值进行计算，得出结果备用;

　　5、对危险截面进行强度校核。通过弯矩及剪力图，找出弯矩及剪力图的突变截面，运用一般的材料力学方法对该区域的拉、压应力以及剪切应力进行计算，再根据强度理论和一定安全系数进行结构强度判断;

　　6、确定合适的截面或采取适当加强措施。根据上步的判断结果，确定该结构是否符合结构强度要求，对于不满足的要采取一定的加强措施或或者改变结构自身属性;

　　7、重新校核或确定方案。对不符合强度要求的结构加强或者改变结构自身属性后，重新按此程序进行强度校核计算。对于满足强度要求的，计算过程结束。

　　五、结束语

　　综上所述，要想进一步提高船舶工程力学的科学性，一定要首先探讨力学的相关原理和建造过程中的合理利用问题。同时，采取合理的措施，科学使用力学原理，提高船舶建造的质量。

　　【参考文献】

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　　[2]任南 刘建一 史恭波.船舶工程分解结构表达研究[J].造船技术.2009(03).69

　　[3]黄凯旋.船舶工程虚拟现实应用平台建设及研究[J].微型机与应用.2010(07).25

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