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新型港口防撞装置与船舶碰撞的仿真模拟研究
| 论文题名： | 新型港口防撞装置与船舶碰撞的仿真模拟研究 |
| 关键词： | 船舶碰撞;防撞体系;ABAQUS仿真模拟;碰撞力 |
| 摘要： | 随着经济的发展以及社会生产力的需要，海上贸易与港口贸易日益频繁，海上货物运输占比也越来越大，货物运输量逐年增加，对大型船舶的需要随之增加。面对船舶大型化和数量激增，船舶的码头停靠问题也被提了出来，为了适应大型化船舶发展的需求，码头等港口建筑物的安全性、可靠性与快速周转能力成为海洋领域学者近些年研究的热门方向。 本文从该角度出发，在对一些实际工程问题进行分析之后，对船舶的码头停靠问题展开研究。首先从理论、试验与有限元三种方法出发，对现有的部分种类的船舶防撞装置进行了分析，发现了一些问题。基于安全和效率需求，本课题组由此提出了一种新型的独立于岸基码头的防撞体系来保障海洋建筑物的安全。该体系是由防撞群柱、防撞转筒两大部分组成，不同防撞桩之间用横梁相连，使得所有桩和转筒形成一整个体系来共同消耗船舶碰撞所产生的能量。为了印证新型防撞装置的可行性，本文用ABAQUS进行数值模拟，建立了该装置的仿真模型，一方面证明了所选用的装置材料GFRP在某些性能上确实优于其他材料，另一方面通过数值模拟手段对新型防撞体系的主要性能进行研究，设置了多种工况来探究不同质量的大型船舶以不同速度、不同角度与该防撞体系进行碰撞，研究速度与角度对体系能量转化、变形等方面的影响；并且在此基础上还对该防撞体系进行了抗疲劳模拟测试，最终得到该防撞体系在消除或降低船舶碰撞损毁和协助船舶停靠两个方面都有较好的效果。 除此之外，本文还对船舶正撞情况下的碰撞力公式进行研究，将不同的规范和经验公式的计算结果与数值模拟结果进行了对比，发现数值模拟结果得到的最大碰撞力的值偏大，平均碰撞力与各个公式的结果较为接近。由此，本文运用软件对相关的函数曲线进行拟合，推导出更为贴切的公式，最终基于数值模拟的碰撞力结果，本文提出了一个新的船舶正撞时碰撞力与船舶质量和碰撞速度的拟合公式。 |
| 作者： | 李一凡 |
| 专业： | 港口、海岸及近海工程 |
| 导师： | 王俊刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 青岛理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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