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考虑水压作用的船体结构崩溃特性研究
| 论文题名： | 考虑水压作用的船体结构崩溃特性研究 |
| 关键词： | 船体结构;崩溃特性;水压力;模型实验;加筋板 |
| 摘要： | 在国际贸易中，85%以上的货物是通过海上运输，航运与全球经济密切相关，以集装箱船运输为代表的海运贸易在2021年全球经济贸易复苏中起到了至关重要的作用。然而，近年来发生的多次海损海难事故让人们逐渐意识到，水压力对船舶极限承载能力有着不可忽视的影响。本研究为揭示水压力作用对船舶极限承载能力的影响，结合数值分析与模型实验，对加筋板结构及大开口船体模型在水压力作用下的变形模态及崩溃特性展开研究。主要研究内容如下： （1）水压与纵压联合作用下加筋板结构逐次崩溃过程数值仿真。采用三维准静态分析方法研究典型加筋板结构模型在有无水压力作用时崩溃模态的不同以及水压力逐渐增加时屈曲模态、屈服发生、逐次崩溃过程和极限强度的变化规律，分析讨论水压对加筋板崩溃行为的影响。 （2）大开口船体结构逐次崩溃特性数值仿真分析研究。根据大开口船舶结构形式特点及实验场所条件，合理设计研究模型，构建流固耦合数值计算方法。基于流体体积法计算船体结构在恶劣海况下受到的波浪载荷，通过协同仿真将波浪载荷施加至研究模型，利用非线性有限元方法分析水压力作用对大开口船体结构逐次崩溃特性的影响。 （3）大开口船体结构逐次崩溃实验。根据数值仿真计算结果设计并制作实验模型，对实验模型开展结构自身极限承载能力实验及波浪下船体结构逐次崩溃实验，对比分析有无水压力作用时大开口结构变形模态及崩溃特性的变化，反映波浪载荷作用下船体真实的崩溃过程。 研究结果表明：水压力的作用对于结构极限强度具有两种相反的影响，一方面，水压力会增加结构的面外载荷，加剧屈服的发生，降低结构极限承载能力；另一方面，水压力会改变板格变形模态，加强板格边界条件，提高结构弹性屈曲强度，增加结构极限承载能力。在低水头高度范围内，两种因素有一定程度的相互抵消，结构极限强度值变化幅度较小；当水头高度增加到一定程度时，第一种影响逐渐占据主导地位，结构极限强度值迅速下降。因此，水压力作用对结构极限强度值有着不可忽略的影响，在进行船体结构设计时必须予以考虑。 本文对船舶结构在水压力作用下的逐次崩溃特性展开研究，对于提高船体结构安全可靠性，保障船舶航行安全具有指导意义。 |
| 作者： | 蒋敬昊 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 裴志勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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