非线性温度分布会使船体发生温度变形,船体变形过大或与设计预期不符将影响船舶的安全性和使用性能,提前预估船体变形的大小对保证船舶的建造质量和安全有重要的意义。本文根据热传导理论和船体梁弯曲理论求解船体的温度分布和温度变形问题,采用MATLAB编写了快速预报船体温度变形的程序,通过船体有限元模型验证了预报程序的正确性。计算了一艘6520TEU集装箱船的温度分布和温度变形,讨论了地区、季节和日照条件对温度变形的影响。本文的主要内容如下:(1)介绍本文的研究背景及意义,总结归纳了国内外桥梁学科和船舶学科对温度场、温度应力和变形问题的研究现状和进展。(2)介绍了求解船体温度分布和温度变形的基本原理,根据二维稳态热传导理论求解船体的温度分布,将温度载荷作为等效节点力加载到船体梁上,结合处理平板温度应力的思想和梁弯曲理论求解船体梁的温度变形。用软件MATLAB编写了快速预报船体温度变形的程序,介绍了预报程序的设计思想和主要模块。(3)用软件Patran建立VLCC大型油轮的三维有限元模型,用有限元分析软件Abaqus计算了该船在夏季和冬季的温度场和温度变形,将有限元算结果与温度变形预报程序的结果进行比较,两者的误差在合理范围之内,证明了温度变形预报程序的结果具有一定精度。(4)以温度变形预报程序为工具,计算了一艘6520TEU集装箱船的温度场和温度变形,讨论了该船在大连、上海和广州三个地区不同季节和日照条件下的温度变形。计算结果表明,夏季船体变形后呈中拱状态,冬季呈中垂状态。日照使船体的温度变形显著增加,单侧日照使船体水平方向产生变形。(5)船舶在纵向的温度变形主要由材料的热胀冷缩引起,船舶在水平和垂向的温度变形主要由该方向的温度梯度产生。船体的温度变形值随着温度梯度的增加而增大,温度变形的方向与温度梯度的方向一致。