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三峡库区双壳油船碰撞仿真与研究
| 论文题名： | 三峡库区双壳油船碰撞仿真与研究 |
| 关键词： | 三峡库区;双壳油船;碰撞仿真;船舶碰撞 |
| 摘要： | 随着长江三峡库区的正式投付使用，库区从事营运船舶的迅猛发展，发生碰撞事故的可能性也会增加。船舶碰撞往往会造成结构破损、环境污染、人员伤亡等灾难性的后果，所以，无论是从安全上、经济上，还是从环境保护上来看，研究并提高船舶的抗碰撞性能都具有重要的意义。 船舶碰撞时，由于船舶具有巨大的质量和动能，碰撞区的结构一般都迅速超越了弹性变形而进入塑性流动状态，并可能产生撕裂、屈曲等各种形式的破坏或失效。不同于陆上的结构碰撞，船舶周围流体介质也参与了能量吸收，影响碰撞的过程和结果。碰撞过程中，结构失效和船舶运动是同时发生的，并互相影响，应该联合求解。 在船舶碰撞研究中，一般将其力学机理分为外部碰撞力学和内部碰撞力学两部分，内部碰撞力学的研究方法包括经验方法、简化分析方法、试验方法和有限元方法。其中，有限元数值仿真方法是目前最为有效的方法之一，包括流—固耦合法、附加水质量法和等效船体梁法。流—固耦合技术来解决船体和水之间的相互作用，这是目前最准确的计算方法，但大量耗费计算机时间；附加水质量法将相撞船舶周围水的影响以附加质量的形式加以考虑，可以显著提高计算效率，但整船建模任务依然繁重；等效船体梁法对直接涉撞区域结构用详细有限元模型来表达，其他区域以具有相应质量分布和弯曲刚度的直梁来表示，并将碰撞区局部模型与船体梁模型适当的连接起来，船体周围的水采用附加质量法考虑，这将大大提高建模的工作效率和仿真计算速度。 本论文先讨论了碰撞中有关非线性有限元技术的基本理论，比如拉格朗日和欧拉单元、沙漏控制、显式时间积分、材料动力特性和接触问题。再利用有限元仿真软件MSC.Patran与MSC.Dytran采用等效船体梁法建立船舶碰撞模型，对模型中质量分配、网格大小、单元类型、材料模型及分组建模进行了介绍。在此基础上，对被撞船舷侧结构碰撞性能进行了研究，得到了被撞船舷侧构件的损伤时序变形图，以及能量—撞深和撞击力—撞深关系曲线：讨论了不同撞击船初速度和质量、不同撞击点对被撞船舷侧结构碰撞性能的影响，取得了舷侧结构碰撞性能的一般性结论。 |
| 作者： | 喻之凯 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 张少雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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