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原文传递船舶典型结构的耐撞性研究

论文题名：	船舶典型结构的耐撞性研究
关键词：	船舶结构;冲击实验;数值仿真;耐撞性
摘要：	结构的耐撞性评估中，通常采用单位质量的能量吸收值这一指标，其值越大，表明结构耐撞性越好。由于船舶是水上结构物，耐撞性指标有其特殊性，船体结构遭遇碰撞或搁浅的极限状态是壳板不会因为瞬态的冲击载荷而发生撕裂破坏导致船体进水，因此准确研究出船壳板发生变形破裂的时刻对指导船舶耐撞性设计具有很重要的实际应用价值，本文采用实验和数值仿真的方法展开研究，主要内容如下：　　1）落锤冲击实验。设计落锤冲击实验装置，对板材和加筋板做冲击实验，分板件撞破和未撞破两种工况研究其承受碰撞载荷的极限能力，得到未撞破工况下加筋对碰撞力、碰撞时间和最大撞深的影响，以及板件撞破工况下加筋对破坏时刻的影响。实验结果表明板件未撞破下加筋形式会影响接触碰撞的时间而对碰撞力的大小影响不大；板件撞破下加筋会延长接触碰撞的时间，从而能提高吸能效果。实验结果将用于验证数值仿真的准确性。　　2）数值仿真研究。针对落锤冲击实验装置及过程详细探讨了碰撞数值仿真中用到的材料模型、单元算法、单元失效应变、单元尺寸、应变率效应以及螺栓预紧下的边界条件，得出较准确定义失效应变的方法以及边界条件的简化处理方法。然后将实验结果与数值仿真计算结果进行对比验证，研究结果表明，无撞破下，数值仿真结果与实验结果吻合；有撞破下，本文所用到的破坏模式仅能模拟出撞破时刻，而破坏形式不能很好地模拟。　　3）耐撞性优化。将目前提出的典型单壳结构和双壳结构按照考虑破坏的耐撞性指标进行评估，寻找出在该指标下耐撞性较好的结构形式，然后对该种结构进行结构优化设计，得出 V型结构是耐撞性能更佳的结构形式，最终将这种结构形式应用于实船舷侧中，计算得到其耐撞性有所改善，该结构形式用以指导船舶的耐撞性设计。　　本文采用实验和数值仿真相结合的方法，揭示了结构在冲击载荷下发生大变形直至破坏的本质，最终优化得出了一种优于目前船用结构耐撞性的结构形式，为船舶耐撞性设计提供了分析手段与指导，在结构抗冲击设计中有极大的应用价值。
作者：	张敏
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	潘晋;吴卫国
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文