摘 要

二十一世纪以来，我国造船工业发展迅速，造船能力不断提升，三颗造船业“皇冠上的明珠”，航母、LNG船、豪华邮轮，前两项难关已顺利攻克，豪华邮轮成为最后一颗“皇冠上的明珠”。亚太地区拥有十分有潜力的邮轮市场，为我国发展邮轮产业，完善邮轮产业链提供了良好的市场基础。邮轮的设计建造难度十分巨大，有很高的风险性。

冗余技术在土木行业有着广泛的应用，它是结构可靠性的指标之一，冗余技术在船舶设计过程中的应用会对船体结构的优化起到重要作用。

本文基于以上背景，广泛调研、查阅资料，合理利用电子数据库的资源，将邮轮典型结构进行冗余度分析，提出了构件重要性衡准因子。主要内容包括：

（1）了解邮轮的布置特点及结构设计特征，对邮轮的典型局部结构进行了解，建立邮轮的典型局部结构的几何模型。

（2）学习邮轮规范，了解邮轮规范的基本内容和对局部强度的要求，确定了典型局部结构进行非线性有限元极限强度计算的方案，整理出平均应力-平均应变图。

（3）根据IMO冗余度相关规定，估算外载荷下结构的工作应力，阐述结构冗余度评估流程，并进行结构的冗余度分析，为今后邮轮局部结构的冗余度设计工作打下良好的基础。

关键词：邮轮；极限强度；结构冗余度；非线性有限元分析

Abstract

Since the 21st century, with the rapid development of China's shipbuilding industry and the continuous improvement of shipbuilding capacity, the "jewels on the crown" of shipbuilding industry, including aircraft carrier, LNG ship and cruise ship, the first two difficulties have successfully overcome, and the cruise ship has become the last of the "jewel on the crown". The Asia Pacific region has a very potential cruise market, which provides a good market foundation for China to develop the cruise industry and improve the cruise industry chain. The design and construction of cruise ship is very difficult, with high risk.

Redundancy technology has been widely used in the civil engineering industry. It is one of the indicators of structural reliability. The application of redundancy technology in the process of ship design will play an important role in the optimization of ship structure.

In this paper, based on the above background, extensive research, access to information, reasonable use of electronic database resources, the typical structure of the cruise ship redundancy analysis, proposed the importance of the components of the scale factor. The main contents include:

(1) Understand the layout characteristics and structural design features of cruise ships, understand the typical local structure of cruise ships, and establish the geometric model of typical local structures of cruise ships.

(2) Study the cruise code, understand the basic content of the cruise code and the requirements for local strength, determine the typical local structure for nonlinear finite element ultimate strength calculation scheme, and sort out the average stress-average strain diagram.

(3) According to the relevant provisions of IMO redundancy, estimate the working stress of the structure under external load, explain the structure redundancy evaluation process, and analyze the structure redundancy, which will lay a good foundation for the design of the redundancy of the cruise ship's local structure in the future The basics.

Keyword：Cruise ship; ultimate strength; structural redundancy; nonlinear finite element analysis

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 2

1.2.1 极限强度研究现状 2

1.2.2 冗余度研究现状 2

1.3 本文完成的主要内容 3

第2章 邮轮结构设计 4

2.1 邮轮概述 4

2.1.1 结构特点 4

2.1.2 设计难点 5

2.2 典型构件校核 6

2.3 本章小结 7

第3章 加筋板极限强度计算 8

3.1 概述 8

3.2 加筋板极限强度计算 8

3.2.1 有限元模型说明 8

3.2.2 边界条件 12

3.2.3 屈服强度计算结果 13

3.3 本章小结 16

第4章 冗余度计算分析 17

4.1概述 17

4.2结构冗余度计算 17

4.2.1 载荷条件 17

4.2.2 冗余度衡准 19

4.3 计算结果 20

4.3.1 单根筋失效模型 21

4.3.2 双筋失效模型 24

4.4 本章小结 29

第5章 结论与展望 30

5.1 结论 30

5.2 展望 31

参考文献 32

致谢 34

第1章 绪论

1.1 研究背景

作为全球发展态势迅猛的行业之一，邮轮产业自二十世纪八十年代以来，就一直保持年均近10%的增长速度不断增长。全球邮轮市场被划分为六大主要区域，分别是亚太地区、加勒比海、北欧及西欧、地中海、澳大利亚、阿拉斯加。随着亚太地区经济水平的不断提升，亚太地区的邮轮旅游客源量拥有着巨大的增长潜力，亚太地区已成为全球第二大邮轮市场所在地^[1]。这为我国发展邮轮产业提供了背景条件。

作为船舶工业三颗“皇冠上最耀眼的明珠”唯一还未被我国攻克的最后一颗，大型豪华邮轮不论是在设计还是建造工艺难度都远超普通船舶。由于邮轮设计建造难度过大，对造船工艺要求很高，能否自主完成邮轮设计建造彰显着一个国家的重工业能力。世界上能够独立完成设计建造豪华邮轮的国家很少，主要是欧洲几个国家的造船公司。邮轮不仅是运输工具，也是旅游游乐的场所，需要负担大量游客在海上多日航行的生活需求，是海上移动的城市，它所具备的这些功能会使得邮轮需要比一般船舶的安全标准更严苛、舒适要求更高，考量着一个国家的工业实力。