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    仿古木船結構設計與研究

        【摘要】:木船在當代社會并不多見,主要用于旅游業。但是對木船,尤其是仿古木船的研究也有其特殊的歷史價值和現實意義。仿古木船種類繁多,本文選取的模型為在東蓬萊附近出土,后經武漢理工大學船史研究中心和一些考古學者共同努力而復原的蓬萊二號古船。此船的船長為33.85米。 現在內河木船用的規范為1998年起實施的《內河木質船舶檢驗辦法》,其規定的木船的長度只在20米以內。而對于海上航行的木船(由于木船現主要用于旅游業,基本上只航行于近?;蛘哐睾?則沒有相應的規范。但我們知道,中國的歷史上有很多超過20米的相對比較大的木質船舶,比如眾所周知的鄭和寶船,而現今又沒有相應的規范,在本文中,搜集了一些遮蔽航區的仿古木船的各處板厚和一些主要縱向構件(龍骨和大擸)的尺寸,對這些搜集的數據進行分析并尋找規律。然后以蓬萊二號為例,進行建模,對以上總結的規律加以驗證和對比,并最終提出20米—34米范圍內的仿古木船的板厚和一些主要縱向構件(龍骨和大撒)的建議公式,以供參考。 本文首先介紹了蓬萊二號古船的復原研究的相關情況,根據出土以后殘存的蓬萊二號的主體和艙段的測量值估測出船舶的各個型值,從而得出了船舶的主尺度和各主要參數;其次闡述了木材的一些主要特性,從而知道在有限元計算時和鋼材的不同之處,其中最為鮮明的就是木材的各項異性。然后經過對比和綜合考慮選定本文討論的Patran模型選用的木材;再次,參考復原的蓬萊二號仿古木船,建立起相應的有限元模型,接著確立了靜水、中拱和中垂三種工況,并確定了模型的初始板厚,再在三種工況下分別加上對應的載荷并計算,得出應力和應變的結果;最后對根據初始板厚計算的結果進行優化,從而驗證20米以上的木質船舶的結構的可行性,并最終確定40米以內的木質船舶板厚的建議公式,以供參考,然后另建一個模型對提出的公式加以驗證。

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