原文传递
船体结构冰荷载的离散元数值计算及船体冰激振动测量分析
| 论文题名： | 船体结构冰荷载的离散元数值计算及船体冰激振动测量分析 |
| 关键词： | 船体结构;冰荷载;海冰;破碎现象;冰激振动;离散单元法 |
| 摘要： | 进入21世纪后，全球经济发展迅速，人类活动区域逐渐由陆地扩展到海上。经济全球化带动了世界航运事业发展。而北极航道作为未来海上运输的重要通道，越来越受到人们的重视。为了保证船体在冰区航行的安全性和稳定性，有必要对船体冰荷载以及船体局部冰激振动进行相应研究。 海冰是一种物理力学性质极为复杂的材料，这导致它与船体相互作用过程中冰荷载会受到海冰类型、厚度、强度等因素的影响。此外，船体结构形式、航速等也会对冰荷载产生重要影响。本文首先介绍了国内外学者对于船体和海洋其他结构物的冰荷载的研究，对国内外冰荷载的研究方法和进展进行了总结。发现离散单元法能够较好的模拟海冰与船体发生接触后的破碎现象。因此本文主要采用离散单元法进行船体结构冰荷载的研究，并对离散单元法进行了简要介绍。 根据海冰的物理力学性质，本文采用离散单元法建立了海冰模型和结构模型，并对该海冰单元之间的接触模型、粘结模型、断裂模型、水动力模型等力学模型以及三角形结构单元与海冰单元之间的接触模型进行了说明。 运用该离散元模型对“雪龙”号在平整冰区的航行过程和海冰与螺旋桨的相互作用过程进行了数值模拟计算。统计了船体在冰区航行过程中船体局部冰压力分布和船体水线处线荷载分布，分析了海冰厚度和船体航行速度对于船体总冰力和船体局部冰力的影响。此外，还对海冰与螺旋桨发生铣削作用和冲击作用进行了数值模拟。统计了在海冰与螺旋桨发生铣削作用和冲击作用时，螺旋桨局部冰压力变化。讨论了铣削厚度与进速比对于铣削作用下的冰力影响，以及冲击速度与冰块尺寸对于冲击作用下的冰力影响。 船体在冰区航行过程中，冰激振动是反映船体冰荷载的重要因素。通过对第32次“雪龙”号南极科学考察中测量的船体局部振动数据分析，研究了船体在冰区航行过程中的船体局部冰激振动响应。分析了船体局部振动在纵向、垂向和横向三个方向的变化规律，讨论了船体在航行过程中海冰厚度与船体航行速度对船体局部振动的影响。 |
| 作者： | 蔡柯 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 季顺迎 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
