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原文传递船-冰碰撞下结构塑性变形研究

论文题名：	船-冰碰撞下结构塑性变形研究
关键词：	船体结构;塑性变形;浮冰碰撞;航行安全
摘要：	近年来，全球气候变暖，极地冰川融化加速，极地海冰覆盖范围日趋减小。北极航道开通，未来将会有越来越多的船舶进入北极航道，然而北极航道上仍分布着大量冰山和浮冰，恶劣的航道环境条件使得极地船舶的航行安全性得不到保障，带来了很多潜在威胁。因此，浮冰碰撞下的船体结构的塑性变形成为急需研究的方向。本文选取船体板、梁构件和加筋板结构作为研究对象，结合试验、有限元分析方法，开展了浮冰碰撞下船体结构的塑性动力相应研究，研究了冰体损伤特性和结构塑性变形力学行为，探究了冰体形状参数对结构塑性变形的影响规律。主要内容如下：　　开展了船体板和冰体碰撞模型试验，研究了不同形状的冰体、不同尺寸的船体板模型对船体板塑性动力响应影响，探究了冰体损伤对结构塑性变形的影响规律。此外，开展了相同碰撞参数下不同形状冰体、刚体与船体板碰撞模型试验，对比分析了冰体和刚体碰撞下船体板的塑性变形，探究了冰碰载荷下船体板塑性变形折减系数的影响规律。　　设计了船体舷侧梁构件和加筋板的缩尺试验模型，并开展了船体缩尺梁构件和加筋板结构与冰体的碰撞模型试验，研究了不同冰体碰撞下梁构件和加筋板模型塑性动力响应，分析了碰撞过程中结构塑性变形、应力变化特性，探究揭示了船-冰碰撞下冰体形状参数对结构塑性变形和应力、应变集中位置分布的影响规律。　　利用ANSYS/LS-DYNA有限元商业软件，开展了冰体与船体板碰撞有限元数值仿真研究，将试验结果和有限元数值结果进行对比，验证了有限元数值方法的可靠性；在此基础上，基于有限元数值方法，研究了不同形状冰体、刚体与船体板碰撞下的塑性动力响应的规律；此外，还对比研究了不同的加筋形式的加筋板在冰体碰撞下的结构塑性变形。　　最后，针对实际极地船舶舷侧结构与浮冰碰撞场景，开展了不同形状浮冰与船体舷侧结构碰撞有限元数值仿真研究，研究了浮冰形状、碰撞位置两个因素对浮冰碰撞下船体舷侧结构塑性动力响应的影响规律，分析了浮冰碰撞下船体舷侧结构塑性变形、冰体损伤以及船体舷侧各部分结构的吸能情况等结果，可为极地船舶结构安全评估提供参考。
作者：	毕璐泽
专业：	船舶与海洋工程
导师：	P.T.Pedersen;朱凌
授予学位：	硕士
授予学位单位：	武汉理工大学
学位年度：	2022