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原文传递船舶搁浅于台型礁石场景下双层底主要构件骨材的损伤机理研究

论文题名：	船舶搁浅于台型礁石场景下双层底主要构件骨材的损伤机理研究
关键词：	船舶搁浅;损伤机理;构件骨材;台型礁石;简化解析法;数值仿真
摘要：	伴随着全球海运事业迅猛发展,海上船舶数量增加,船舶搁浅事故越来越频繁。严重的船舶搁浅事故会造成人员伤亡和巨大的经济损失,甚至会对生态环境造成毁灭性的打击,例如Exxon Valdez号油轮、Costa Concordia号豪华邮轮搁浅事故等。类似的搁浅事故造成的严重后果引起了国际社会的广泛关注,许多国家的研究人员致力于寻找降低船舶碰撞和搁浅事故发生概率的方法。尽管如此,船舶搁浅事故仍频繁发生,因而针对船舶本身结构的防撞性研究具有重要的工程意义。　　船舶搁浅是在巨大冲击载荷作用下产生的一种复杂的非线性瞬态响应过程。碰撞区域会迅速超越弹性阶段而进入塑性流动状态,引起结构的失效。船舶搁浅过程包含多种非线性特征,以及高应变率的动态特性,同时由于船体在流场中,还会涉及流固耦合和水弹性问题,使问题变得十分复杂。船舶结构搁浅分析的研究方法主要有四种:试验法、简化解析法、经验法和非线性有限元法。其中实船试验的结果最为精确,但是试验的花费特别巨大,一般很少采用。模型试验的方法被广泛应用,但是由于搁浅的强非线性,模型试验方法很难准确的模拟模型的尺度效应。简化解析方法是一种基于塑性理论的方法,可对结构失效变形内在机理的剖析,同时计算量小、精度较高、可重复性好,适用于船舶事故应急处理机制和船舶结构防撞性初步设计。同时,计算机技术的迅猛发展极大的提升了非线性有限元法的计算效率和精度,因其模拟的准确性又被称作“虚拟实验”。　　本文主要采用简化解析方法并辅助运用非线性有限元数值仿真技术,对一种典型的台型礁石搁浅场景下双层底结构的变形机理进行研究。文章首先对Hong和Amdahl[1]提出的无加强筋双层底结构台型礁石搁浅场景下的结构变形机理进行了全面的验证和深入讨论。在此基础上,进一步给出了双层底三种主要构件上的三种不同加强筋的结构变形损伤机理,二者可以组合成一套快速估算船舶搁浅于台型礁石场景下结构响应的方法。具体研究内容如下: 　　1.简要介绍了船舶碰撞和搁浅领域的研究方法,重点介绍非线性有限元数值仿真方法和简化解析方法的机理,并对船舶搁浅的国内外研究现状进行综述。　　2.运用非线性有限元方法对 Hong和Amdahl[1]提出的无加强筋双层底结构搁浅于台型礁石的模型进行多攻角多撞深的验证和讨论。　　3.针对外底板骨材,运用简化解析方法对其在台型礁石搁浅场景下的变形损伤机理进行研究,并用数值仿真结果验证和讨论。　　4.针对肋板骨材,运用简化解析方法对其在台型礁石搁浅场景下的变形损伤机理进行研究,并用数值仿真结果验证和讨论。　　5.针对纵桁骨材,运用简化解析方法对其在台型礁石搁浅场景下的变形损伤机理进行研究,并用数值仿真结果验证和讨论。　　本文的研究内容对船舶搁浅于台型礁石场景下结构损伤的快速预报以及船舶初始设计阶段的结构抗撞性设计有一定的参考意义。
作者：	于兆龙
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	胡志强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文