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船舶舱室火灾载荷特性及结构响应分析
| 论文题名： | 船舶舱室火灾载荷特性及结构响应分析 |
| 关键词： | 船舶舱室;火灾载荷;结构响应;温度场 |
| 摘要： | 由于钢材有着许多的优良特性，在现代船舶制造中被广泛使用。但是钢材的抗火耐热性很差一直是其较大的缺点，一旦船舶发生火灾，船舶结构会产生严重变形甚至坍塌。基于这一点，本文将致力于研究船舶舱室结构在真实火灾下的舱室整体温度场以及舱室构件的结构响应。 在现阶段的火灾模拟分析中，ISO834标准升温曲线因为有着简单的表达形式被广泛应用。许多学者在研究建筑火灾以及结构抗火性时都会用这条升温曲线表示结构的升温趋势。但是本文通过研究池火火灾发现，ISO834标准升温曲线与真实火灾下的升温曲线有着很大的出入。所以有必要重新定义真实火灾环境下的升温曲线，以实现后续的火灾-热-结构耦合分析。 本文通过FDS火灾计算软件计算真实火灾下的温度参数，再通过ABAQUS有限元软件进行力学性能分析，从而实现耦合计算。但是FDS与ABAQUS在计算固体温度时采用的传热假设不同，直接把FDS中的固体温度导入ABAQUS是不准确的。基于这一点，本文通过边界热通量这一参数作为耦合接口，用平均时间法将参数导入ABAQUS实现真实火灾环境下的数据对接。通过算例分析，发现温度场数据的最大误差为5.9％。 随后通过顺序耦合法，对船舶舱室甲板和船舶整体舱室进行火灾-热-结构耦合分析。结果发现当结构的平均温度达到350℃时，结构的承载能力下降接近一半;当结构的平均温度达到650℃的时候，结构的承载能力下降接近90％，基本失去了承载能力。由于在火真实火灾作用下，结构各个位置的升温是不同的，结构内部产生了温度梯度，温度以及温度梯度越大，应力越大。结构温度越高的区域，应变越大。 本文的火灾模型建立过程比较繁琐，考虑到这一点，本文在最后以舱室甲板作为研究对象，将甲板的弹性模量和厚度进行折减代替因火灾产生的热载荷作用，将火灾-热-结构耦合简化为普通的结构分析，实现模型的简化。并给出了一定温度范围内的火灾模型简化公式。 |
| 作者： | 袁敏杰 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 许维军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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