冰材料模型與局部形狀對船冰碰撞影響研究.pdf

1、 上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 冰材料模型與局部形狀對船冰碰撞影響研究 碩 士 研 究 生 ： 高巖 學(xué) 號 ： 1120109115 導(dǎo) 師 ： 王晉 教授 胡志強(qiáng) 副教授 申 請 學(xué) 位 ： 工學(xué)碩士 學(xué) 科 ： 船舶與海洋工程 所 在 單 位 ： 船舶海洋與建筑工程學(xué)院 答 辯 日 期 ： 2015 年 1 月 授予學(xué)位單位 ： 上海交通大學(xué) 1 冰材料模型與局部形狀對船冰碰撞

2、影響研究 摘 要 隨著北極夏季海冰的融化趨勢越發(fā)明顯， 北方航線已經(jīng)在夏季通航。然而，北極地區(qū)在夏季也有大量的冰山存在，因而船冰碰撞是船舶碰撞領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文研究主要包含兩部分內(nèi)容：第一部分利用理想彈塑性材料模型模擬海冰在碰撞過程中的力學(xué)特性問題；第二部分利用該模型研究冰塊的局部形狀對于船冰碰撞特性的影響特點(diǎn)。本文首先利用理想彈塑性模型模擬冰在碰撞過程中的力學(xué)特性。用此材料模型模擬球型冰與船側(cè)和船球鼻艏等不同位置的碰撞場景，研究

3、在碰撞過程中碰撞力和耗散能的變化情況。結(jié)果表明此模型能夠較好的模擬冰在碰撞過程中的力學(xué)特性。 由于冰材料的復(fù)雜性，冰塊的不同局部形狀對船冰碰撞場景有一定影響。本文接下來研究不同局部形狀的冰模型與船側(cè)的碰撞場景，同時采用泡沫模型與理想彈塑性模型進(jìn)行對比。研究結(jié)果表明，對于理想彈塑性模型， 在不同的冰局部形狀條件下， 船冰碰撞的相互作用過程不同，碰撞力、能量分配與耗散情況等也有較明顯差別。對于泡沫模型，不同形狀的冰塊對碰撞力和耗散能的影響較