Μελέτη απόκρισης μεταλλικής κατασκευής πλοίου σε θερμομηχανικά φορτία

Φανουργάκης, Σταμάτιος; Fanourgakis, Stamatios

dc.contributor.author	Φανουργάκης, Σταμάτιος	el
dc.contributor.author	Fanourgakis, Stamatios	en
dc.date.accessioned	2020-03-09T09:01:28Z
dc.date.available	2020-03-09T09:01:28Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/49875
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.17573
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Ναυτική και Θαλάσσια Τεχνολογία και Επιστήμη”	el
dc.rights	Default License
dc.subject	Πλοία	el
dc.subject	Θερμομηχανικά φορτία	el
dc.subject	Μέγιστη αντοχή	el
dc.subject	Λυγισμός	el
dc.subject	Μεταλλικές κατασκευές	el
dc.subject	Ultimate strength	en
dc.subject	Buckling	en
dc.subject	Abaqusu	en
dc.subject	Metallic ship structure	en
dc.subject	Thermomechanical loads	en
dc.title	Μελέτη απόκρισης μεταλλικής κατασκευής πλοίου σε θερμομηχανικά φορτία	el
dc.title	Study of metallic ship structure response subjected to thermomechanical loads	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	ΝΑΥΤΙΚΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ	el
heal.classification	MARINE TECHNOLOGY	en
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2019-09-05
heal.abstract	Τα ατυχήματα στον διαρκώς αυξανόμενο τομέα των θαλάσσιων μεταφορών είναι ένα συχνό φαινόμενο. Ατυχήματα, όπως σύγκρουση, βύθιση, φωτιά, έκρηξη κλπ., οφείλονται συχνά σε ένα ή περισσότερους παράγοντες ή στην αλληλεπίδραση αυτών. Η φωτιά αποτελεί μία σημαντική απειλή τόσο για τους ανθρώπους (επιβάτες, ναυτικούς) όσο και για το πλοίο. Το αντικείμενο της παρούσας εργασίας είναι ο προσδιορισμός της μέγιστης αντοχής του πλοίου όταν σε αυτό επιβάλλονται υψηλές θερμοκρασίες. Πιο αναλυτικά, εξετάζεται η μέγιστη αντοχή της γάστρας ενός πλοίου χημικού φορτίου και φορτίου προϊόντων πετρελαίου σε άθικτη κατάσταση και σε κατάσταση υψηλών θερμοκρασιών. Για τον υπολογισμό της μέγιστης αντοχής της γάστρας χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος Smith, όπως περιγράφεται από τους κανονισμούς του IACS, και η μη γραμμική μέθοδος πεπερασμένων στοιχείων μέσω του υπολογιστικού πακέτου ABAQUS. Για την περίπτωση των υψηλών θερμοκρασιών προτάθηκε και εφαρμόστηκε μεθοδολογία τροποποιημένης μεθόδου Smith για τον υπολογισμό της μέγιστης αντοχής της γάστρας. Στο πρόγραμμα ABAQUS το υλικό θεωρήθηκε ως ελαστικό – τέλειο πλαστικό για θερμοκρασίες μικρότερες των 100°C ενώ για υψηλότερες θερμοκρασίες η συμπεριφορά του υλικού περιγράφεται από τις καμπύλες που έχουν παρουσιαστεί από τον Ευρωκώδικα (Eurocode). Η δημιουργία του θερμοκρασιακού προφίλ που εξετάστηκε βασίστηκε στην μείωση των μηχανικών ιδιοτήτων του υλικού με την θερμοκρασία, λόγω έλλειψης δεδομένων για περιπτώσεις φωτιάς σε πλοία. Η αντοχή του υπό μελέτη πλοίου ελέγχθηκε μέσω του κριτηρίου των CSR – H που αναφέρεται σε δεξαμενόπλοια (tankers). Στο 1ο κεφάλαιο της εργασίας παρουσιάζεται μια εκτενής βιβλιογραφική έρευνα σε θέματα που άπτονται στο αντικείμενο της εργασίας, ενώ στο 2ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στο θεωρητικό υπόβαθρο που είναι απαραίτητο για την παρακολούθηση και την κατανόηση της εργασίας από τον αναγνώστη. Στα κεφάλαια 3 και 4 παρουσιάζονται αναλύσεις αναφοράς που πραγματοποιήθηκαν με σκοπό την αξιολόγηση της λειτουργίας του προγράμματος ABAQUS, την στάθμιση των αποτελεσμάτων και την ορθή υπολογιστική μοντελοποίηση του προβλήματος. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται ανάλυση των παραμέτρων της μη γραμμικής ανάλυσης των πεπερασμένων στοιχείων, με σκοπό την ορθή μοντελοποίηση του προβλήματος και την ελαχιστοποίηση και γνώση των σφαλμάτων των αποτελεσμάτων. Στο 6ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα αποτελέσματα της μη γραμμικής ανάλυσης των πεπερασμένων στοιχείων που προέκυψαν βάση των αναλύσεων που παρουσιάστηκαν στο κεφάλαιο 5. Στο κεφάλαιο 7, παρουσιάζεται η εφαρμογή και τα αποτελέσματα της μεθόδου Smith και της τροποποιημένης μεθόδου Smith για τον προσδιορισμό της μέγιστης αντοχής της γάστρας σε άθικτη κατάσταση και σε κατάσταση υψηλών θερμοκρασιών, αντίστοιχα. Τέλος, στο 8ο κεφάλαιο, συγκρίνονται οι δύο μέθοδοι που χρησιμοποιήθηκαν, γίνεται μία συνοπτική αναφορά στα ευρήματα της εργασίας και παρουσιάζονται προτάσεις για μελλοντική μελέτη. Τα αποτελέσματα της μεθόδου Smith (άθικτη κατάσταση) ικανοποιούν το κριτήριο των CSR – H για καταστάσεις hogging και sagging, ενώ τα αποτελέσματα της τροποποιημένης μεθόδου Smith, για την περίπτωση των υψηλών θερμοκρασιών, δεν ικανοποιούν το κριτήριο. Τα αποτελέσματα που προκύπτουν από το πρόγραμμα ABAQUS για την άθικτη κατάσταση ικανοποιούν το κριτήριο των CSR – H για κατάσταση hogging ενώ δεν το ικανοποιούν για κατάσταση sagging. Στην κατάσταση των υψηλών θερμοκρασιών τα αποτελέσματα του προγράμματος ABAQUS ικανοποιούν το κριτήριο των CSR – H στην κατάσταση hogging και δεν το ικανοποιούν στην κατάσταση sagging. Η ικανοποίηση του κριτηρίου των CSR – H είναι αλληλένδετη με τις παραμέτρους μοντελοποίησης της μεθόδου των πεπερασμένων στοιχείων. Συγκρίνοντας, τα αποτελέσματα των δύο μεθόδων, παρατηρείται ότι υπάρχουν μικρές διαφορές οι οποίες οφείλονται κατά κύριο λόγο στις παραδοχές που έχουν πραγματοποιηθεί στην εφαρμογή των δύο μεθόδων. Τέλος, το θερμικό σενάριο το οποίο εξετάστηκε οδηγεί στην οριακή μη ικανοποίηση του κριτηρίου των CSR – H και για αυτό το λόγο μπορεί να λεχθεί ότι θερμικά σενάρια με την ίδια γεωμετρική έκταση αλλά με διαφορετικές υψηλότερες θερμικές συνοριακές συνθήκες οδηγούν και αυτά στην μη ικανοποίηση του κριτηρίου.	el
heal.abstract	Accidents in shipping industry is a frequent phenomenon. Accidents such as collision, foundering, fire, explosion etc. are caused by more than one contributing factors. Fire is a significant threat for humans (passengers, seafarers) but also for the ship structure. The scope of the present master thesis is the estimation of hull girder bending moment capacity at elevated temperatures. Specifically, the bending moment capacity of a chemical/ oil product carrier hull girder at intact and at elevated temperature conditions is examined. Smith method, as described from IACS, and nonlinear finite element method (ABAQUS) were used for the analyses. A methodology for modified Smith method was proposed and applied for the bending moment capacity estimation at elevated temperatures. Material was assumed as elastic – perfectly plastic at lower temperatures, while for higher temperature the material’s mechanical properties are described from Eurocode. The creation of the examined temperature profile was based in mechanical properties of steel, due to the lack of relevant studies and ship fire data. The ship’s ultimate bending moment was compared to CSR – H criterion, which is referred to tankers. An extensive literature review is presented in chapter 1. Chapter 2 presents the theoretical background needed for the comprehension of the thesis. Benchmark analyses are presented in chapters 3 and 4, in order to evaluate ABAQUS execution and correct finite element modelling of the examined problem. Chapter 5 presents the examination of the nonlinear finite element analysis parameters in order to define the correct finite element modelling but also to minimize the results error. The results of the nonlinear finite element analysis are presented in chapter 6. Chapter 7 presents the application and the results of Smith method (intact condition) and modified Smith method (elevated temperature condition). Finally, in chapter 8 a comparison between the examined methods is presented. Moreover, there is a briefly presentation of the study results and proposals for future work are mentioned. Smith method results for ultimate bending moment capacity satisfy the CSR – H criterion. Modified Smith method, for elevated temperature condition, results for ultimate bending moment capacity do not satisfy the CSR – H criterion. According to ABAQUS results for intact ship case, it was obtained that the CSR – H criterion is satisfied for hogging condition only. ABAQUS results of ultimate bending moment capacity for elevated temperatures satisfy the CSR – H criterion for hogging condition only. Satisfaction or not of CSR – H criterion by NLFEA method is strongly related to finite element modelling parameters. Compering the results of the two examined methods, it is observed that there are small differences due to the assumptions, which have been made in the two methods application. Finally, the examined thermal scenario lead to lack of satisfaction of the CSR – H criterion. This means that the examination of greater temperatures with the same thermal boundary conditions will lead to the same results.	en
heal.advisorName	Σαμουηλίδης, Μανόλης	el
heal.committeeMemberName	Τσούβαλης, Νικλόας	el
heal.committeeMemberName	Ζαραφωνίτης, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	159 σ.
heal.fullTextAvailability	true