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冰碰载荷作用下船体板的冲击动力响应研究
| 论文题名： | 冰碰载荷作用下船体板的冲击动力响应研究 |
| 关键词： | 船体板;冰碰载荷;动态响应;浮冰碰撞;冲击试验 |
| 摘要： | 随着北极航道的开发和极地资源的勘采，越来越多的船舶驶向北极。温室效应造成的全球变暖，使得极地冰川加速融化，小型冰山和浮冰群的数量逐渐增多，给船舶的航行带来极大的困难和巨大的威胁，因此，极地船舶在冰载作用下的结构性能成为急需解决的核心关键基础技术。采用实验研究和有限元方法对冰载荷作用下船体板以及加筋板的动态响应进行了研究，讨论了有限元仿真中碰撞参数以及加筋板尺寸参数对碰撞结果的影响。主要内容如下： （1）光板和加筋板与楔形冰碰撞的实验研究。针对船体板和加筋板-浮冰碰撞，进行缩尺比例实验，并对实验设备、数据采集仪器、实验用冰的制备等方面进行介绍。实验前开展了针对板材的拉伸试验，以及针对冰的单轴压缩试验。实验采用自主设计的水平冲击试验机开展了光板和加筋板的楔形冰碰撞实验，获得了碰撞过程中的速度和加速度，以及碰撞完成后的回弹速度和试板的变形。 （2）光板和加筋板与楔形冰碰撞的数值仿真研究。为了探究冰载荷作用下船体板和加筋板结构动力响应，本文利用ANSYS/LS-DYNA建立了光板/加筋板与浮冰碰撞的非线性有限元仿真模型，对碰撞过程进行数值模拟，研究了楔形冰碰撞载荷作用下光板和加筋板的动力响应。数值仿真结果和实验结果具有较好的一致性，从而验证了数值仿真方法的可靠性。 （3）船体板-浮冰碰撞过程的参数研究。研究了船体板-冰碰撞参数对结构动态响应与损伤变形的影响规律，主要研究参数包括浮冰的初始冲击速度、质量和几何形状以及船体板的厚度。研究揭示了各种工况下船体板变形、浮冰破坏以及船体板作用力和能量耗散等规律，定性地得出上述因素对船体板与浮冰碰撞动态响应的影响。 （4）加筋板-浮冰碰撞过程的参数研究。研究参数包括加筋的数量、形式、宽度和厚度，揭示了各种工况下加筋板变形、浮冰破坏、加筋板作用力和能量耗散等规律。 本文采用实验和数值仿真相结合的方法，揭示了船体板和加筋板在浮冰载荷作用下的动态响应，为极地船舶结构设计提供了一定的应用价值。 |
| 作者： | 闫孟娇 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 朱凌 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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