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船舶抗碰撞特性与典型设备可靠性分析
| 论文题名： | 船舶抗碰撞特性与典型设备可靠性分析 |
| 关键词： | 船舶碰撞;数值仿真;结构损伤;可靠性分析;弹塑性变形 |
| 摘要： | 近年来我国航运业具有广阔发展前景，国家对于海洋资源的重视程度也越来越高，导致航线的密度逐渐增大，随之而来的是海上船舶碰撞事故的发生频率增加。船舶具有体积庞大和结构复杂的特点，在海上运行的船舶一旦发生碰撞，将造成船舶结构损伤及重大的经济损失，极有可能带来人员的伤亡，并产生严重的环境污染。 如果船舶受损后不能保证船上设备的可靠性，容易发生设备失效的状况，导致增加因修理设备产生的支出，增加船舶维护人员的维护工作量，延长维修时间，在这种情况下，将导致船舶典型设备使用效率的降低，直接影响到船舶的安全运行。 本文首先基于有限元仿真技术，结合结构物的可靠性评估，以2.5万吨船首与3.5万吨散货船整船碰撞为研究对象，探讨船舶碰撞损伤机理和各碰撞因素对船舶碰撞损伤的影响，其次通过仿真模拟得到的损伤变形结果，计算碰撞后被撞船上典型设备的可靠度，探究碰撞后典型设备失效情况及碰撞因素对典型设备失效的影响规律。本文在以下方面开展了相关研究工作： （1）使用有限元仿真软件建立全船的碰撞模型。本文以两艘万吨级散货船作为研究对象，考虑到实际碰撞过程中碰撞区域结构主要发生弹塑性变形，因此对碰撞区域的结构损伤和变形进行探究，根据碰撞区域结构的损伤变形、碰撞力曲线、能量变化曲线等模拟结果获得碰撞过程中产生的应力、能量和变形等数据，探究两艘散货船碰撞过程中的损伤机理。 （2）船舶碰撞损伤的影响因素。将被撞船划分为“船首的球首鼻部分”、“船中的货舱部分”和“船尾的机舱部分”三部分，针对撞击船船首结构分别撞击被撞船三个碰撞位置，设计多个数值仿真工况，探究被撞船各工况下的损伤变形情况，总结出船舶碰撞损伤机理以及不同碰撞因素（撞击速度、撞击角度、撞击位置）影响下船舶碰撞损伤的变化规律。 （3）典型设备可靠性评估。根据“船首的球鼻首部分”、“船中的货舱部分”和“船尾的机舱部分”三个碰撞位置的有限元仿真结果，获得碰撞后船上典型设备的损伤变形情况，选取船尾机舱段推进轴系、舱口盖和船首球鼻段锚机基座设备作为碰撞后的典型设备，分析碰撞后设备的可靠性，计算出不同工况下被撞船典型设备可靠性指标及可靠度，获得碰撞后船上典型设备的失效情况，为船舶安全可靠完成预定任务提供一定技术支持。 |
| 作者： | 赵新宇 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 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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