碰撞載荷作用下船舶舷側(cè)結(jié)構(gòu)抗沖擊性能研究.pdf

1、船舶碰撞是指船舶在海上或者與海相通的可航水域發(fā)生接觸造成損害的事故，它往往造成結(jié)構(gòu)破損、貨物泄漏、環(huán)境污染、人員傷亡等災(zāi)難性的后果。因此，無(wú)論從安全上、經(jīng)濟(jì)上，還是環(huán)境保護(hù)上來(lái)看，研究船舶碰撞的結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理，進(jìn)而提高船舶結(jié)構(gòu)抗沖擊性能都具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 目前，船舶碰撞的研究方法主要有簡(jiǎn)化解析法、試驗(yàn)研究法和數(shù)值仿真計(jì)算三種。由于簡(jiǎn)化解析方法精確性不高和試驗(yàn)研究成本太高，本文主要采用數(shù)值仿真的方法。基于在研課題《中俄船舶

2、抗沖擊防護(hù)結(jié)構(gòu)研究》中對(duì)民品船舶的碰撞性能研究要求，主要從船舶結(jié)構(gòu)的角度出發(fā)，采用大型動(dòng)力有限元計(jì)算軟件ABAQUS/EXPLICIT，以數(shù)值仿真計(jì)算為主要手段并結(jié)合船舶碰撞動(dòng)力學(xué)及塑性動(dòng)力學(xué)的基本原理，研究了船舶碰撞過(guò)程中碰撞載荷、舷側(cè)構(gòu)件的損傷變形、失效模式及能量吸收的力學(xué)機(jī)理。與此同時(shí)，對(duì)十字隔板相對(duì)剛度、艙內(nèi)液貨、碰撞相對(duì)位置、碰撞速度、碰撞角度和碰撞質(zhì)量等碰撞因素對(duì)船舶舷側(cè)結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響也進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，為以后船舶舷側(cè)

3、碰撞性能的評(píng)估及未來(lái)新型船舶結(jié)構(gòu)的耐撞性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)提供借鑒，同時(shí)也為我國(guó)新的船舶設(shè)計(jì)和制造抗沖擊標(biāo)準(zhǔn)提供有價(jià)值的參考。
　　 具體的說(shuō)，本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 （1）從理論研究、試驗(yàn)研究及數(shù)值仿真三個(gè)方面總結(jié)分析了船舶碰撞領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，并對(duì)比分析了三種研究方法的優(yōu)缺點(diǎn)，簡(jiǎn)要闡述了本文的主要研究工作和方法；
　　 （2）推導(dǎo)、介紹了船舶碰撞運(yùn)動(dòng)控制方程及其有限元求解方法，重點(diǎn)討論了船舶碰撞數(shù)值仿真的基本

4、理論和有限元建模時(shí)的關(guān)鍵技術(shù)和處理技巧；
　　 （3）船體板架抗沖擊性能研究及其數(shù)值仿真方法有效性驗(yàn)證。根據(jù)國(guó)外加筋板架碰撞系列試驗(yàn)情況，選取其中五種典型加筋板架模型進(jìn)行了數(shù)值仿真計(jì)算和理論分析，對(duì)船體板架抗沖擊性能進(jìn)行了研究，與此同時(shí)，計(jì)算結(jié)果表明本文采用數(shù)值仿真方法具有很高的精度，能夠滿足工程應(yīng)用的需要；
　　 （4）利用數(shù)值仿真方法，對(duì)典型雙層舷側(cè)結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能進(jìn)行了分析。應(yīng)用前文總結(jié)的船舶碰撞數(shù)值仿真建模的關(guān)鍵

5、技術(shù)和處理技巧，建立了碰撞數(shù)值模型，并主要從碰撞載荷、舷側(cè)構(gòu)件損傷變形模式及能量的吸收與轉(zhuǎn)換三個(gè)方面對(duì)舷側(cè)結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能進(jìn)行分析研究；
　　 （5）分析研究了系列碰撞因素對(duì)舷側(cè)結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響。通過(guò)改變部分模型參數(shù)，數(shù)值仿真很方便地分析了十字隔板相對(duì)剛度、艙內(nèi)液貨、碰撞相對(duì)位置、碰撞速度、碰撞角度和碰撞質(zhì)量等碰撞因素對(duì)舷側(cè)結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的影響，尤其是首次開(kāi)展了針對(duì)十字隔板相對(duì)剛度和艙內(nèi)液貨影響的研究工作，對(duì)全面評(píng)估船舶舷側(cè)