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基于典型碰撞破损下的船舶剩余强度评估
| 论文题名： | 基于典型碰撞破损下的船舶剩余强度评估 |
| 关键词： | 船舶结构;舷侧破损;剩余强度;非线性有限元;破口参数 |
| 摘要： | 近年来，由于世界贸易量的增加，海上的营运船只增多，船舶发生碰撞事故的可能性也有所增加，而船舶在遭受碰撞事故后的承载能力会显著下降。因此，为了保证船舶发生破损后船员和救援人员能够及时做出正确的判断，避免造成更大的财产损失、人员伤亡以及避免货物泄露等对环境造成污染，需要基于碰撞损伤对船舶的剩余强度进行研究。 对破损船体剩余强度的研究分为确定破损模式、破损后载荷以及船体结构剩余强度三个方面。而船体破损后的剩余承载能力不仅影响到其船体结构生命力，还涉及到判断其破损后是否能继续承载、在救援过程中能否满足安全要求，不发生断裂以及倾覆等危险情况。因此，对船体剩余承载能力的研究显得尤为重要。本文主要研究船体破损后的浮态和外载荷以及完整舱段模型的极限强度和典型碰撞破口下不同破口参数对船舶破损后的剩余强度影响的问题，包含以下内容： 1.对船舶碰撞过程中可能遭受的结构损伤形式进行分析，基于静力学中的浮态计算理论以及符拉索夫计算方法，确定计算散货船在完整以及五个舱室及相应一侧压载水舱分别破损工况下的不同浮态参数，进而确定其不同工况下的静水剪力、静水弯矩再与波浪剪力、波浪弯矩进行叠加，最终得到计算散货船在6种工况下的剪力极值以及弯矩极值，并定义危险破损工况为实船有限元计算提供支持。 2.阐述了船体极限强度的理论基础、计算方法以及本文应用的有限元法中的弧长法，基于船体梁的弯矩曲率曲线，运用非线性有限元软件对计算散货船的1/2+1+1/2舱段进行模型建立及极限弯矩的确定，得到其中拱状态下完整模型的极限承载能力。 3.依据实际船舶破损情况以及规范对舷侧破口的要求，提出4类对船舶剩余承载能力有影响的破口工况，包含破口位置、破口形状、破口大小以及破口深度，最终计算出10种不同破口参数下的舱段剩余极限承载能力，为校核极限强度指标的计算提供数据支持。 4.根据规范计算该散货船的剖面模数以及设计载荷，并分别校核完整及10种破口工况下的舱段强度，包含：设计安全裕度、剩余强度因子。此外根据船体梁外载荷与极限弯矩的比值校核了8种破口工况。并依据10种破损工况的弯矩极值，总结出三种危险破口形式并因此得到结论，为船舶发生碰撞事故时能够快速做出判断，达到减少财产损失以及避免船舶结构损伤情况进一步加重的研究目的。 |
| 作者： | 刘兰轩 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 张爱锋;甄春博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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