船體結(jié)構(gòu)冰荷載的離散元數(shù)值計算及船體冰激振動測量分析.pdf

1、進入21世紀后，全球經(jīng)濟發(fā)展迅速，人類活動區(qū)域逐漸由陸地擴展到海上。經(jīng)濟全球化帶動了世界航運事業(yè)發(fā)展。而北極航道作為未來海上運輸?shù)闹匾ǖ溃絹碓绞艿饺藗兊闹匾?。為了保證船體在冰區(qū)航行的安全性和穩(wěn)定性，有必要對船體冰荷載以及船體局部冰激振動進行相應研究。
　　海冰是一種物理力學性質(zhì)極為復雜的材料，這導致它與船體相互作用過程中冰荷載會受到海冰類型、厚度、強度等因素的影響。此外，船體結(jié)構(gòu)形式、航速等也會對冰荷載產(chǎn)生重要影響。本文首先介

2、紹了國內(nèi)外學者對于船體和海洋其他結(jié)構(gòu)物的冰荷載的研究，對國內(nèi)外冰荷載的研究方法和進展進行了總結(jié)。發(fā)現(xiàn)離散單元法能夠較好的模擬海冰與船體發(fā)生接觸后的破碎現(xiàn)象。因此本文主要采用離散單元法進行船體結(jié)構(gòu)冰荷載的研究，并對離散單元法進行了簡要介紹。
　　根據(jù)海冰的物理力學性質(zhì)，本文采用離散單元法建立了海冰模型和結(jié)構(gòu)模型，并對該海冰單元之間的接觸模型、粘結(jié)模型、斷裂模型、水動力模型等力學模型以及三角形結(jié)構(gòu)單元與海冰單元之間的接觸模型進行了說明

3、。
　　運用該離散元模型對“雪龍”號在平整冰區(qū)的航行過程和海冰與螺旋槳的相互作用過程進行了數(shù)值模擬計算。統(tǒng)計了船體在冰區(qū)航行過程中船體局部冰壓力分布和船體水線處線荷載分布，分析了海冰厚度和船體航行速度對于船體總冰力和船體局部冰力的影響。此外，還對海冰與螺旋槳發(fā)生銑削作用和沖擊作用進行了數(shù)值模擬。統(tǒng)計了在海冰與螺旋槳發(fā)生銑削作用和沖擊作用時，螺旋槳局部冰壓力變化。討論了銑削厚度與進速比對于銑削作用下的冰力影響，以及沖擊速度與冰塊尺寸