Εφαρμογή της Μεθόδου Πεπερασμένων Στοιχείων (FEM) για τον υπολογισμό των δυναμικών παραμορφώσεων πλωτών ελλεπτικών κυλίνδρων δεχόμενων τη δράση μονοχρωματικών κυματισμών

Abstract

Η εργασία αυτή έχει ως κύριο θέμα τον υπολογισμό των δυναμικών παραμορφώσεων των πλευρικών κελυφών ακίνητων πλωτών ελλειπτικών κυλίνδρων δεχόμενων τη δράση αρμονικών κυματισμών. Ο υπολογισμός της υδροελαστικής συμπεριφοράς των κυλίνδρων γίνεται με την Μέθοδο των Πεπερασμένων Στοιχείων (Μ.Π.Σ.) και συγκεκριμένα με τον κώδικα ABAQUS. Η δράση των αρμονικών κυματισμών υπολογίζεται ανεξάρτητα, με χρήση ημι-αναλυτικής μεθόδου για την επίλυση του υδροδυναμικού προβλήματος περίθλασης και την εξαγωγή των υδροδυναμικών πιέσεων στην βρεχόμενη επιφάνεια του κυλίνδρου. Μελετάται ελλειπτικός κύλινδρος αντιπροσωπευτικός ναυπηγικών κατασκευών, που έχει κατασκευαστεί από κοινό ναυπηγικό χάλυβα. Κατασκευαστικά, το μοντέλο είναι συμμετρικό ως προς διάμηκες κατακόρυφο επίπεδο και ως προς το εγκάρσιο κατακόρυφο επίπεδο. Στο μοντέλο του κυλίνδρου, που αναπτύχθηκε, επιβλήθηκαν υδροστατικές φορτίσεις, το ίδιο το βάρος της μεταλλικής κατασκευής και υδροδυναμική φόρτιση, λόγω της δράσης των αρμονικών κυματισμών. Η υδροστατική φόρτιση οφείλεται στο θαλάσσιο περιβάλλον και στο μεταφερόμενο υγρό στο εσωτερικό του κυλίνδρου. Εξετάζονται τρεις τρόποι στήριξης του μοντέλου της κατασκευής.

This thesis investigates the structural, dynamic deformations of the side shell area of an all-steel elliptical, floating cylinder, the dimensions of which approximate a ship-shaped structure. The structure is exposed to the simple harmonic wave action. Also, the movements of the elliptical cylinder can be considered as negligible. The calculation of the hydro elastic behavior of the floating cylinder is obtained numerically using Finite Element Method, and specific ABAQUS FEM software solvers. The wave action is calculated using semi-analytical method for the solution of the hydrodynamic diffraction problem and the export of the hydrodynamic pressure distribution on the wetted area of the cylinder. A ship shaped structure can be approximated by a truncated elliptical cylinder, which is fabricated by material as common steel. The structure of the elliptical cylinder is symmetric in relation to the longitudinal vertical plane and the transverse vertical plane. The elliptical cylinder is exposed to the hydrostatic loading due to the seawater and the transportable liquid inside the ship, the loading due to the weight of the metallic structure (gravity force) and the hydrodynamic loading dye to the monochromatic wave action. Three types of boundaries conditions are imposed to the cylinder.