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原文传递船舶碰撞的有限元仿真研究

论文题名：	船舶碰撞的有限元仿真研究
关键词：	海事事故;船舶碰撞;有限元仿真;结构损伤;运动姿态;责任认定;操纵技术
摘要：	目前，海事事故调查主要采用对当事船舶船员询问，对海图、航海日志及航海仪器设备记录存储数据推算等手段进行定性分析船舶间责任。由于部分船舶，尤其是内河小吨位民用船舶、渔船等大多都未配备GPS（北斗）导航仪、ECDIS、AIS、VDR等仪器设备，因此对于这类船舶的碰撞事故很难通过航海仪器设备的记录数据进行定性推断。同时在事故调查时，由于当事船舶船员为了维护自身及船东利益，可能对海图资料进行篡改，在海事调查时提供伪口供等行为，这不仅加大了海事事故调查的难度，同时易引起当事双方的争议和不满，因此必须提供新的技术和方法以更客观、有效的进行海事事故调查和纠纷处理。　　本文的船舶碰撞研究是基于有限元仿真技术，考虑撞击船船首的塑性变形、被撞船船速和船体周围流体的影响，采用流固耦合有限元模型仿真船舶瞬时碰撞过程，同时结合事故后对当事船舶进行实际勘验的结果，推算船舶碰撞时刻的瞬时碰撞角度和相对撞击速度，同时对碰撞过程中船体结构损伤变形、各构件吸能及能量转换等响应进行分析。将船体结构损伤和耐撞性能研究的通用方法—有限元仿真技术应用到海事事故调查中，为海事事故调查和海事纠纷解决提供新的方法。　　本文的主要研究工作如下：　　（1）建立碰撞船舶有限元模型。针对具体碰撞案例分析，采用MSC.Patran软件建立事故当事船舶的有限元仿真模型，并进行相关参数的设置。　　（2）确定相撞时刻当事船舶的碰撞姿态。根据岸台基站及船舶航海仪器记录数据设计相应的试验工况，通过仿真计算，将仿真试验结果与事故后的实际勘验结果进行对比分析，确定碰撞发生时当事船舶的瞬时碰撞角度和相对撞击速度。　　（3）船舶碰撞过程中船体结构的响应及运动姿态分析。对还原的当事船舶实际碰撞情形，船体结构在碰撞过程中的损伤变形、碰撞接触力、能量转换等响应及两船运动姿态进行分析。　　（4）船舶间责任认定。根据仿真试验结果，推断会遇船舶的避让行动，以此认定船舶间责任。　　（5）紧迫危险局面下，会遇船舶应急操纵建议。通过对比分析不同工况下碰撞船舶的结构损伤变形及能量吸收，确定致使船体结构损伤变形最小的碰撞情形，为会遇船舶在紧迫危险局面下碰撞不可避免时提供应急操纵建议，以减少船舶碰撞损伤后果。
作者：	赵晓博
专业：	交通信息工程及控制
导师：	甘浪雄
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文