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基于耐撞性的船桥碰撞防护装置的结构优化研究
| 论文题名： | 基于耐撞性的船桥碰撞防护装置的结构优化研究 |
| 关键词： | 船桥碰撞;防撞装置;耐撞性;有限元计算;结构优化;防护套箱 |
| 摘要： | 在航运业日益发展的今天，无论是海上航运还是内河航运，航行船舶的数量、吨位、航速增加地越来越快，航道日益拥挤。这也导致船舶和桥梁发生碰撞的事故愈发频繁。 对于桥梁防撞装置，目前国内和国际上有着一系列的常用结构形式，如桩群、人工岛、套箱等。由于研究起步较晚，再加上其结构设计规范的不完善，防撞装置在结构设计上依然存在一定的不合理性，还有着相当的优化空间。 本文从结构耐撞性角度入手，采用数值仿真的方法，对一艘1.000吨级散货船以不同角度、不同速度撞向嘉绍大桥桥墩防护套箱进行了有限元仿真计算，分析套箱吸能特性;提出板梁壳组合结构，运用系列仿真计算，来探寻其最佳结构形式，并最终设计出新型耐撞结构，优化套箱受到来自不同方向（横桥端和顺桥端）撞击时的吸能效果。 全文的主要研究内容如下: (1)对船桥碰撞的机理和特点进行了消化吸收，分析了在数值仿真中的关键技术。 (2)进行了船桥碰撞的碰撞动力学分析，计算撞击船在不同速度和不同角度下，对套箱的横桥端和顺桥端的撞击，分析碰撞过程中能量变化情况，研究并分析套箱中不同结构部件的变形情况和吸能特性，总结现有结构的不足，并提出防撞装置的结构优化思路。 (3)根据防撞装置的布置和结构形式，设计了板-梁-壳组合结构下，管状梁的耐撞性系列仿真计算。计算防撞结构在不同初始撞击能量、不同骨材布置形式、不同管状梁尺寸下的吸能特性。最终选出了适合于嘉绍大桥防撞套箱结构的管状梁尺寸和布置方式。 (4)用板-梁-壳组合方式对套箱横桥端进行优化，在保证结构重量不变的条件下，提高其吸能效果和骨材吸能效率。通过设计多种结构形式，对套箱顺桥端进行了耐撞结构的优化，不仅降低了结构重量，同时也提高了结构的吸能效率，降低了船桥碰撞中的总变形能。并提出了更进一步的结构优化思路和建议。 |
| 作者： | 王栋梁 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王绪明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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