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原文传递冰区航行船舶舷侧结构加强研究

论文题名：	冰区航行船舶舷侧结构加强研究
关键词：	舷侧结构;聚氨酯夹层板;冰区航行;力学性能;船舶结构
摘要：	世界多个国家勘探机构数据表明，北极地区石油天然气资源十分丰富。丰富的资源吸引了周边国家的关注，同时北极的开发已经如火如荼地进行。在人类进军北极的过程中，不可或缺的运输工具——船舶将更加频繁的进入北极海域。加之气候环境的变化导致北极冰大量溶化，北极海域夏季通航成为可能，更多的商业运输将会选择北极航道。无论是工程服务船舶，还是商业运输船都将面临高纬度海域特殊的环境——冰。即使在夏季，依然存在大量从冰川脱落的漂浮冰体，增加了船舶航行的危险性。船舶一旦与冰山发生碰撞，将会造成巨大的环境和生命财产损失。　　为了适应恶劣的航行环境，有必要加强冰区航行船舶的结构强度。文章工作围绕舷侧结构加强展开，主要讨论针对舷侧外板和支撑骨材的两种加强方式，并分析舷侧结构与冰碰撞过程的结构响应。　　文章讨论多种因素对冰力学性能的影响，确定冰材料数值模型采用应变率相关弹塑性模型。同时数值模拟圆台冰撞击刚性墙的碰撞过程，并比较数值计算所得面积压力曲线与试验结果和ISO标准曲线，数值结果与二者比较接近，且压力随面积变化趋势一致。　　提出波纹板核聚氨酯夹层板结构，比较普通钢板、聚氨酯夹层板以及波纹板核聚氨酯夹层板的抗冲击性能差异，发现波纹板核聚氨酯夹层板性能相对较优。以波纹板核聚氨酯夹层板为研究对象，分别讨论夹层板芯层高度、面板厚度以及波纹芯板厚度三个参数对夹层板性能的影响，发现夹层板抗冲击性能随三个参数的变化而改变，根据结构性能变化规律给出三个参数的适当取值范围。　　基于某成品油船，应用波纹板核聚氨酯夹层板，设计两种加强方案加强其舷侧结构，方案一舷侧外板使用波纹板核聚氨酯夹层板加强，方案二应用波纹板核聚氨酯夹层板加强原有上平台板。应用ANSYS/LS-DYNA建立舷侧结构和冰体的有限元模型，模拟不同的碰撞情景。根据作用冰体的形状和碰撞位置不同，共计算11种工况，分析每种工况下结构的变形损伤、碰撞力以及能量吸收的特性。对比分析在相同碰撞情形下原结构和新结构的响应特点和性能差异，由此分析方案的可行性。
作者：	马国宝
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	王林
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文