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船舶抗冲击防护结构设计及仿真技术研究
| 论文题名： | 船舶抗冲击防护结构设计及仿真技术研究 |
| 关键词： | 船舶碰撞;抗冲击性能;防护结构设计;数值仿真;碰撞过程;水下爆炸;冲击载荷;载荷作用;有限元建模;舷侧结构;对比分析;舰船;动响应分析;研究方法;防护性能;有限元仿真;非接触爆炸;吸能特性;吸能能力;问题特点 |
| 摘要： | 船舶在航行过程中不可避免的要受到各种冲击载荷的威胁,对于一般民用船舶其冲击载荷主要是船舶碰撞或搁浅时的碰撞力载荷;对于军船则还要充分考虑到战时的爆炸冲击载荷。在碰撞和爆炸这样的强瞬态冲击载荷作用下,船舶往往会造成结构破损、人员伤亡等后果,因此,研究船舶抗冲击防护性能,进而提出新型抗冲击防护结构都具有重要的现实意义。 本论文主要采用数值仿真的研究方法,分别对碰撞载荷作用下民船抗冲击防护结构设计及抗冲击性能和水下爆炸载荷作用下舰船典型结构的抗冲击防护结构设计和抗冲击性能进行了研究。具体的讲,本文主要研究内容如下: (1)从理论研究、试验研究及数值仿真三个方面总结分析了船舶抗冲击领域的国内外研究现状,并对比分析了三种研究方法的优缺点,简要阐述了本文的主要研究工作和方法; (2)推导、介绍了船舶运动控制方程及其有限元求解方法,并重点讨论了船舶碰撞数值仿真的基本理论和有限元建模时的关键技术和处理技巧; (3)针对传统双层舷侧结构的碰撞问题特点,采用有限元分析软件ABAQUS,对碰撞损伤过程进行深入研究,分析碰撞过程中各个构件的吸能特性和损伤特点。设计出三种新型的舷侧结构,通过对碰撞过程的数值仿真和比较研究,分析四种舷侧结构在舷侧内板破损时的吸能能力,以及它们的防撞性能。 (4)采用数值仿真研究水下爆炸效应。首先针对舰用板架进行水下爆炸动响应分析,通过不同加筋形式动响应结果的对比,得到了水下爆炸响应基本规律,并探讨了不同网格密度对计算精度的影响;其次,选取某型船船舯附近某典型舱段进行水下非接触爆炸的数值仿真计算,进行不同爆炸工况下舰船动响应对比分析,设计出新型舷侧防护结构,通过有限元仿真和对比,分析它们的抗冲击性能。 (5)为考核舰船局部结构的防护性能,选择合适的实验模型至关重要。首先设计出五种试验模型方案,采用数值仿真的方法先对舰船整体、局部结构抗爆抗冲击性能进行仿真评估,通过对比分析应力、冲击环境等主要因素,为确定舰船局部防护结构模型实验提供参考依据。 |
| 作者： | 吴永斌 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 郎济才 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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