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船舶与自升式平台碰撞的动力特性研究
| 论文题名： | 船舶与自升式平台碰撞的动力特性研究 |
| 关键词： | 碰撞试验;数值仿真;流固耦合;碰撞力;动力特性 |
| 摘要： | 随着世界各国经济的发展以及海洋资源的开发，海洋平台的数量日益增多，船舶与海洋平台的碰撞事故时有发生。自升式平台是海上主要的可移动式平台，若发生碰撞事故，会造成自升式平台的损伤甚至失效，带来巨大的经济、人员损失及恶劣的社会影响。因此，研究船舶与自升式平台碰撞的动力特性问题对于自升式平台的设计以及撞后的损伤评估和维修都具有一定的现实意义和理论研究价值。 本文主要内容如下: 1)船舶碰撞试验研究。本文设计了包括两个工况的船舶碰撞简易试验方案，船模以不同的速度正面撞击固定在池壁的压力传感器，每个工况进行了约500次有效碰撞，得到了不同碰撞速度下的最大碰撞力。结果发现在两种工况下，最大碰撞力与碰撞速度都是呈线性关系。最后，分别拟合出了最大碰撞力的估算公式，并进行了试验的误差分析。 2)数值仿真可靠性验证。采用ANSYS/LS-DYNA程序的流固耦合方法对碰撞试验进行数值仿真，并与试验数据进行对比，发现仿真结果满足工程误差要求，并且仿真计算得到的最大碰撞力与碰撞速度的关系也是线性的，与试验结果一致，验证了流固耦合仿真方法的可靠性。 3)数值仿真的影响因素研究，包括材料模型、网格及水域大小的影响。关于材料模型的影响，对于大型工程计算，为了减少建模工作量及计算时间，建议使用10％弹性体+刚性体混合模型，若想得到较精确的结果，建议使用100％弹性体模型。水域大小对最大碰撞力的影响不是太大，取3倍船模的型宽和吃水作为水域的宽和深即可消除水域大小对计算结果的影响。 4)自升式平台在受到船舶撞击作用下的动力特性研究，包括平台构件的变形和碰撞力时程曲线等。 5)最大碰撞力估算。对船舶与自升式平台碰撞过程进行数值仿真，分别计算在不同碰撞速度和船舶质量下的最大碰撞力。当船舶质量一定时，最大碰撞力与速度呈线性关系，速度越大，最大碰撞力越大;当碰撞速度一定时，最大碰撞力与质量呈三次关系，质量越大，最大碰撞力越大。最后拟合了最大碰撞力的估算公式，为自升式平台的设计与维修提供了一定的参考。 |
| 作者： | 金梦菊 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 吴卫国 |
| 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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