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船-冰碰撞及加筋板耐撞性简化解析研究
| 论文题名： | 船-冰碰撞及加筋板耐撞性简化解析研究 |
| 关键词： | 船舶航行;冰山碰撞;防撞结构;船舶设计 |
| 摘要： | 随着陆地油气资源的日渐枯竭以及世界各工业国对资源的需求与日剧增，极地丰富的石油和天然气成为全球关注的焦点。另外由于全球气温上升，极区永久冰山开始融化，使得东亚至西欧及北美可以在夏季通航。然而航道上有大量冰山存在，给资源开发和极地运输带来碰撞问题，造成船体结构的破坏，可能导致原油泄露、生命安全和不可恢复的生态破坏。研究船舶与冰山碰撞，一方面可以为冰区船体的结构防撞设计进行指导，另一方面为船体结构损伤进行预报和评估。 本研究分为两个部分：第一部分为船舶与冰山碰撞的数值模拟。首先基于非线性有限元和冲击动力学理论，通过LS-DYNA采用给定位移法对船舶-冰山碰撞进行数值模拟，得到船舶与冰山变形能-撞深曲线，同时用MATLAB编程求得碰撞系统耗散能，二者相等时则确定碰撞结束。在此基础上分析船体和冰山的损伤情况，并分析整个过程中碰撞力的变化趋势以及舷侧各构件变形能的比例。然后计算了9种碰撞工况场景以探究不同位置、不同速度和不同冰山大小与材料对结构响应的影响。结果表明，舷侧和冰山的损伤变形大部分位于碰撞接触区，有很强的局部性；碰撞力随撞深表现出很强的非线性变化，而且波动上升；舷侧外板与纵骨是船侧的主要吸能构件，因此针对与冰山碰撞的区域，增加外板厚度或加强舷侧纵向构件有利于提高结构的耐撞性能。第二部分重点研究了船侧构件（板壳和梁）受抛物面撞头撞击的场景。基于塑性力学和简化解析方法，建立了方板和梁受抛物面撞头撞击的解析计算模型。通过与一系列数值模拟计算结果和已有的模型试验数据进行对比，验证分析了上述板壳和梁解析计算模型的正确性。在此基础上，将加筋板结构离散为板壳和梁构件，分别应用梁和板壳的解析计算模型，然后利用叠加原理对加筋板在抛物面撞头撞击下的耐撞性进行解析计算。 |
| 作者： | 许长江 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 杨飏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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