主動分離型球鼻艏結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、球鼻艏能夠有效地減小興波阻力,特別是對于高速船(如集裝箱船以及豪華游輪)。這類船型航速高,興波阻力在所有的阻力成分中所占的比重大,安裝長球鼻艏能夠明顯地減小興波阻力。然而高速船本身就存在很大的碰撞風(fēng)險,加上向前伸出的長的球鼻艏更是增加了碰撞事故的危險性,因為長球鼻艏一旦刺破對方船體就可能導(dǎo)致燃油以及危險貨物的泄漏,造成嚴重的環(huán)境災(zāi)難。本文對球鼻艏(特別是長球鼻艏)與舷側(cè)碰撞問題進行了深入地研究,目的是探尋切實可行的船舶碰撞防護方案。

2、r>　　本文的主要工作和所得到的結(jié)論體現(xiàn)在以下幾個方面:
　　1)觀察和分析了3種碰撞事故現(xiàn)場的照片,指出在碰撞分析過程中,假定被撞船舶也存在一定的航速更加符合實際情況。并且在這種碰撞情形下,分析了球鼻艏的受力特征。
　　2)依據(jù)球鼻艏自身的結(jié)構(gòu)特點,提出了基于高強度材料板材失穩(wěn)破壞的碰撞防護方案以及基于高強度板材脆性斷裂破壞的碰撞防護方案。
　　3)基于張樂山的實驗研究成果,對文中所涉及的低碳鋼,多種高強度鋼材的本構(gòu)

3、模型及材料的失效準則進行了選擇和確定,單軸拉伸試驗的仿真結(jié)果表明,所選擇的材料模型能夠反映不同材料的韌性差別。
　　4)運用德國勞氏船級社的POSEIDON軟件與ANSYS軟件聯(lián)合建模,建立了一條4000箱集裝箱船的實船有限元碰撞模型,模型中孔和筋結(jié)構(gòu)全部建出。運用非線性分析軟件LS_DYNA對常規(guī)的球鼻艏與舷側(cè)碰撞事故進行仿真計算,得到了在這種碰撞情形下球鼻艏的受力特征以及變形特征,為文中提出的主動分離型球鼻艏結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供依據(jù)

4、。
　　5)通過運用非線性有限元方法分別研究了基于高強度材料板材失穩(wěn)破壞的碰撞防護方案和基于高強度材料脆性斷裂破壞的碰撞防護方案,得到了這兩種方案下球鼻艏的受力特征及變形特征。分析結(jié)果表明,主動分離型球鼻艏在常規(guī)載荷水平下能夠保持結(jié)構(gòu)完整,在碰撞載荷作用下能夠主動斷裂,保護對方船體,驗證了方案的可行性。基于板材失穩(wěn)破壞方案的有限元分析結(jié)果,提出在這種方案下,可以在甲板邊緣臨近高強度外板的區(qū)域開孔,以減弱甲板對高強度材料外板變形的制