本文關(guān)鍵詞：冰材料模型與局部形狀對船冰碰撞影響研究

  更多相關(guān)文章： 船冰碰撞 冰材料模型 彈塑性模型 形狀影響 數(shù)值仿真 泡沫模型

【摘要】：隨著北極夏季海冰的融化趨勢越發(fā)明顯,北方航線已經(jīng)在夏季通航。然而,北極地區(qū)在夏季也有大量的冰山存在,因而船冰碰撞是船舶碰撞領(lǐng)域的研究熱點之一。本文研究主要包含兩部分內(nèi)容:第一部分利用理想彈塑性材料模型模擬海冰在碰撞過程中的力學特性問題;第二部分利用該模型研究冰塊的局部形狀對于船冰碰撞特性的影響特點。本文首先利用理想彈塑性模型模擬冰在碰撞過程中的力學特性。用此材料模型模擬球型冰與船側(cè)和船球鼻艏等不同位置的碰撞場景,研究在碰撞過程中碰撞力和耗散能的變化情況。結(jié)果表明此模型能夠較好的模擬冰在碰撞過程中的力學特性。由于冰材料的復雜性,冰塊的不同局部形狀對船冰碰撞場景有一定影響。本文接下來研究不同局部形狀的冰模型與船側(cè)的碰撞場景,同時采用泡沫模型與理想彈塑性模型進行對比。研究結(jié)果表明,對于理想彈塑性模型,在不同的冰局部形狀條件下,船冰碰撞的相互作用過程不同,碰撞力、能量分配與耗散情況等也有較明顯差別。對于泡沫模型,不同形狀的冰塊對碰撞力和耗散能的影響較小。球型冰表現(xiàn)最為強硬,為最危險形狀。本論文的研究成果對在極地地區(qū)航行的船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計,保證船舶的安全性問題,具有較為重要的作用。
【關(guān)鍵詞】：船冰碰撞 冰材料模型 彈塑性模型 形狀影響 數(shù)值仿真 泡沫模型
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U661.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 研究背景和意義11-14
• 1.2 船冰碰撞研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3 本文的主要工作和創(chuàng)新點17-20
• 第二章 冰材料性質(zhì)20-31
• 2.1 冰的物理性質(zhì)20-24
• 2.1.1 海冰的形成過程20-22
• 2.1.2 冰區(qū)條件22-24
• 2.1.3 海冰的物理因素24
• 2.2 冰的力學性質(zhì)24-27
• 2.2.1 海冰的失效特性25-27
• 2.2.2 海冰強度27
• 2.3 冰載荷的計算規(guī)范27-29
• 2.3.1 Finnish-Swedish Ice Class Rules27-28
• 2.3.2 DNV Ice Class Rules28-29
• 2.3.3 IACS UR L1規(guī)范29
• 2.4 本章小結(jié)29-31
• 第三章 碰撞理論與有限元方法31-42
• 3.1 碰撞理論31-33
• 3.1.1 內(nèi)部機理研究和外部機理研究31-32
• 3.1.2 船冰碰撞的設(shè)計范疇32-33
• 3.2 有限元計算理論33-35
• 3.2.1 非線性問題與積分算法33-34
• 3.2.2 有限元計算理論基礎(chǔ)34-35
• 3.3 LS-DYNA理論基礎(chǔ)35-41
• 3.3.1 LS-DYNA顯式積分35-37
• 3.3.2 接觸理論37-38
• 3.3.3 LS-DYNA沙漏理論38-40
• 3.3.4 LS-DYNA時間步的控制40-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第四章 各向同性理想彈塑性冰材料模型42-65
• 4.1 各向同性理想彈塑性模型42-55
• 4.1.1 冰材料彈塑性模型42-47
• 4.1.2 半隱式徑向回歸算法47-54
• 4.1.3 嵌入LS-DYNA程序54-55
• 4.2 彈塑性模型驗證55-63
• 4.2.1 單單元模型測試55-56
• 4.2.2 球型冰-剛性板碰撞驗證冰材料模型56-61
• 4.2.3 冰材料模型參數(shù)敏感性分析61-63
• 4.3 本章小結(jié)63-65
• 第五章 船冰碰撞數(shù)值仿真65-79
• 5.1 船側(cè)-冰塊碰撞數(shù)值仿真65-73
• 5.1.1 碰撞場景參數(shù)設(shè)置65-67
• 5.1.2 碰撞結(jié)果分析與討論67-73
• 5.2 船首-冰塊碰撞數(shù)值模擬73-77
• 5.2.1 碰撞場景參數(shù)74
• 5.2.2 碰撞結(jié)果分析與討論74-77
• 5.3 本章小結(jié)77-79
• 第六章 冰塊局部形狀對于船冰碰撞特性的敏感性分析79-104
• 6.1 泡沫模型模擬冰材料79-81
• 6.2 冰與船側(cè)碰撞81-103
• 6.2.1 形狀敏感性分析數(shù)值模擬參數(shù)設(shè)置82-84
• 6.2.2 計算結(jié)果84-98
• 6.2.3 其他碰撞場景參數(shù)的敏感性分析98-102
• 6.2.4 數(shù)值計算分析與討論102-103
• 6.3 本章小結(jié)103-104
• 第七章 結(jié)論與展望104-106
• 7.1 結(jié)論104
• 7.2 展望104-106
• 參考文獻106-109
• 致謝109-111
• 攻讀碩士學位期間已發(fā)表或錄用的論文111-113

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1 高巖;冰材料模型與局部形狀對船冰碰撞影響研究[D];上海交通大學;2015年

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本文編號：1062694