详情

原文传递充液双层板结构抗冲击特性研究

论文题名：	充液双层板结构抗冲击特性研究
关键词：	船舶结构;充液双层板;耐撞性能;有限元仿真
摘要：	随着航运业的快速发展，各航道上船舶密度不断增大，同时船舶不断向大型化、快速化发展，这就使得船舶发生各类碰撞事故的概率大大提高。由于船舶惯性质量大，在发生碰撞事故时往往会引起船毁人亡、污染物泄漏等重大安全事故。因此，研究船舶碰撞机理，对提高船舶结构的耐撞性能显得尤为重要。　　不同于其它的结构间的碰撞，船舶及舰艇双层壳结构以及其它防护水舱等结构间存在大量压载水，其在碰撞过程中会与船体结构发生耦合作用，并且会参与能量的吸收，会影响碰撞过程中船体结构的响应。为了确切得到压载水对船体结构在碰撞载荷下的影响效果以及影响机理，便于指导船舶碰撞的仿真计算。本文采用实验与仿真相结合的方式，针对充液双层板结构分别在有水和无水两种极端充液状态下的耐撞性能进行研究。本文主要研究内容有：　　首先，对国内外科研工作者关于船舶碰撞的研究现状和研究成果进行了简要阐述、总结，并对船舶碰撞仿真计算中一些关键技术进行了分析归纳。　　其次，对充液双层板结构进行碰撞试验。在两种充液状态下，分别选取不同板厚的圆形板，采用圆锥形撞头在不同撞击速度下进行撞击试验。对比不同工况下撞头的撞击加速度、上下板变形、各测点压力变化等数据，研究充液状态以及其它各几何参数对充液双层板结构耐撞性能的影响，为研究船舶结构耐撞性提供数据支持。　　然后，采用LS-DYNA有限元仿真方法对各试验模型进行碰撞仿真计算。详细介绍了无水和有水两类模型的建模过程，包括单元类型、材料选择、接触设置和耦合设置等。对比各工况下的结构的应变分布、能量转移情况、上下板变形和液体压力等数据，发现，水的存在减小了液舱结构整体对撞击能量的吸收，且能够起到撞击能量的分散转移效果，对外板有很好的保护作用，且随着撞头碰撞速度的提高，保护效果更加明显。　　最后，对比仿真结果与试验数据，验证了在有限元计算中元模型参数设置的可靠性。在此基础上，改变板厚与液舱高度进行一系列仿真计算，研究了这两种参数对液舱结构耐撞性能的影响。结果显示，适当地增加外板厚度或者减小内板厚度，或者减小液舱结构在撞击方向上的长度，都能够有效地减小碰撞载荷下的外板结构破坏。
作者：	张志强
专业：	船舶与海洋结构物设计制造
导师：	张涛
授予学位：	硕士
授予学位单位：	华中科技大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文