本文關(guān)鍵詞：三用工作船與平臺(tái)樁柱側(cè)碰的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析

  更多相關(guān)文章： 能量吸收 結(jié)構(gòu)損傷 碰撞力 側(cè)碰

【摘要】：船舶與海洋平臺(tái)的碰撞是碰撞結(jié)構(gòu)物短時(shí)間內(nèi)在巨大載荷作用下的一種復(fù)雜的非線性動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程。船舶與平臺(tái)樁柱在碰撞過(guò)程中將導(dǎo)致船體和樁柱結(jié)構(gòu)巨大的破壞,為減少結(jié)構(gòu)在碰撞時(shí)的損傷,有必有研究船體在不同工況下內(nèi)部結(jié)構(gòu)在碰撞時(shí)的吸能大小,為后述的船體改進(jìn)提供理論指導(dǎo)。本文運(yùn)用結(jié)構(gòu)有限元分析手段對(duì)三用工作船與海上平臺(tái)樁柱碰撞中最危險(xiǎn)的工況之一—側(cè)碰狀態(tài)下,船體碰撞區(qū)的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行時(shí)域數(shù)值仿真。根據(jù)舷側(cè)結(jié)構(gòu)在碰撞時(shí)以不同的破壞形式來(lái)吸能,將舷側(cè)結(jié)構(gòu)分為垂向結(jié)構(gòu)組和平行結(jié)構(gòu)組。研究分析了以碰撞初速度、碰撞質(zhì)量和樁腿直徑作為自變量時(shí)兩種結(jié)構(gòu)組吸能大小,并根據(jù)兩種結(jié)構(gòu)組對(duì)于碰撞動(dòng)能吸收情況不同提出了船體改進(jìn)型舷側(cè)用于保護(hù)碰撞時(shí)平臺(tái)樁柱對(duì)于碰撞動(dòng)能的吸收。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)研究分析了碰撞區(qū)結(jié)構(gòu)主要破壞形式,根據(jù)結(jié)構(gòu)破壞形式不同首次提出將碰撞區(qū)結(jié)構(gòu)分為垂向結(jié)構(gòu)組和平行結(jié)構(gòu)組,分析了整體動(dòng)能與船體內(nèi)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系并研究了碰撞區(qū)結(jié)構(gòu)和兩種結(jié)構(gòu)組的能量吸收大小。通過(guò)結(jié)構(gòu)吸能時(shí)序圖和碰撞力時(shí)序圖分析碰撞區(qū)結(jié)構(gòu)破壞情況。(2)研究船體在不同速度下碰撞動(dòng)能和船體內(nèi)能轉(zhuǎn)化關(guān)系并對(duì)兩種結(jié)構(gòu)組內(nèi)能大小和碰撞力進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果分析表明隨著碰撞初速度的增加,船體平行結(jié)構(gòu)組內(nèi)能增加速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于垂向結(jié)構(gòu)組,并且最大碰撞力也明顯增加。(3)研究船體在不同碰撞質(zhì)量和樁腿直徑下碰撞動(dòng)能和內(nèi)能轉(zhuǎn)化關(guān)系并對(duì)兩種結(jié)構(gòu)組和碰撞力進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果數(shù)據(jù)表明,這兩種自變量對(duì)于船體內(nèi)能和結(jié)構(gòu)組的影響小于當(dāng)自變量為速度時(shí),但從中可看出碰撞動(dòng)能的增加對(duì)平行結(jié)構(gòu)組的影響更明顯。(4)根據(jù)兩種結(jié)構(gòu)組對(duì)于動(dòng)能增加時(shí)敏感程度的不同對(duì)船體舷側(cè)進(jìn)行改進(jìn),目的是減少碰撞時(shí)樁柱對(duì)于動(dòng)能的吸收。文中首先根據(jù)碰撞時(shí)連接構(gòu)件形變情況提出不同板厚對(duì)于樁柱內(nèi)能大小的影響,分析了連接構(gòu)件形變大小與樁柱內(nèi)能大小的關(guān)系。(5)基于碰撞時(shí)平行結(jié)構(gòu)組破壞形式和形變與樁柱內(nèi)能大小關(guān)系,提出了三種改進(jìn)型舷側(cè)結(jié)構(gòu),研究分析了在兩種碰撞初速度下不同連接型結(jié)構(gòu)的變形與其對(duì)船體內(nèi)能、樁柱內(nèi)能的影響,文中綜合碰撞后的數(shù)據(jù)找出了最優(yōu)的樁柱防撞舷側(cè)連接結(jié)構(gòu)。
【關(guān)鍵詞】：能量吸收 結(jié)構(gòu)損傷 碰撞力 側(cè)碰
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U661.4;U674.382
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 船舶碰撞研究概況12-17
• 1.2.1 外部機(jī)理12-14
• 1.2.2 內(nèi)部機(jī)理14-16
• 1.2.3 碰撞研究方法總結(jié)16-17
• 1.3 論文主要研究?jī)?nèi)容17-18
• 第二章 非線性數(shù)值仿真的核心理論分析18-24
• 2.1 碰撞過(guò)程中運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化18-21
• 2.2 碰撞體之間的作用力21-22
• 2.3 碰撞引起的能量轉(zhuǎn)化22-23
• 2.4 此方法的優(yōu)缺點(diǎn)23-24
• 第三章 碰撞模型的建立24-37
• 3.1 前言24
• 3.2 建模過(guò)程中參數(shù)的選取24-31
• 3.2.1 單元的選取24-25
• 3.2.2 材料屬性定義25-26
• 3.2.3 網(wǎng)格大小控制26-28
• 3.2.4 接觸定義28-31
• 3.3 流體在碰撞過(guò)程中的處理方法31-33
• 3.3.1 流固耦合法32
• 3.3.2 附加水質(zhì)量法32-33
• 3.4 有限元模型33-36
• 3.4.1 導(dǎo)管架平臺(tái)模型33-34
• 3.4.2 三用工作船模型34-36
• 3.5 碰撞速度的選取36-37
• 第四章 三用工作船結(jié)構(gòu)損傷特性研究37-61
• 4.1 引言37
• 4.2 船體碰撞區(qū)模型37-38
• 4.3 典型碰撞形式的碰撞仿真分析38-45
• 4.3.1 碰撞結(jié)構(gòu)損傷變形分析38-42
• 4.3.2 碰撞區(qū)結(jié)構(gòu)能量分析42-44
• 4.3.3 碰撞結(jié)構(gòu)碰撞力分析44-45
• 4.4 不同碰撞速度對(duì)能量及碰撞力影響45-51
• 4.4.1 能量分析45-50
• 4.4.2 碰撞力分析50-51
• 4.5 不同碰撞質(zhì)量對(duì)能量及碰撞力影響51-55
• 4.5.1 能量分析51-54
• 4.5.2 碰撞力分析54-55
• 4.6 碰撞不同直徑大小樁柱對(duì)能量及碰撞力影響55-59
• 4.6.1 能量分析55-58
• 4.6.2 碰撞力分析58-59
• 4.7 本章小結(jié)59-61
• 第五章 改進(jìn)性三用工作船舷側(cè)研究61-82
• 5.1 引言61
• 5.2 典型三用工作船舷側(cè)結(jié)構(gòu)與樁柱碰撞仿真分析61-65
• 5.2.1 結(jié)構(gòu)損傷變形分析63-64
• 5.2.2 能量分析64-65
• 5.2.3 碰撞力分析65
• 5.3 三種不同邊緣板厚的舷側(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)能量及碰撞力影響65-70
• 5.3.1 結(jié)構(gòu)損傷變形分析66-67
• 5.3.2 能量分析67-69
• 5.3.3 碰撞力分析69-70
• 5.4 甲板和舷側(cè)三種不同連接形式的改進(jìn)型舷側(cè)70-80
• 5.4.1 碰撞速度為 5m/s時(shí)碰撞損傷變形及結(jié)果分析70-75
• 5.4.1.1 結(jié)構(gòu)損傷變形分析71-73
• 5.4.1.2 能量分析73-75
• 5.4.1.3 碰撞力分析75
• 5.4.2 碰撞速度為 3m/s時(shí)碰撞損傷變形及結(jié)果分析75-80
• 5.4.2.1 結(jié)構(gòu)損傷變形分析76-77
• 5.4.2.2 能量分析77-80
• 5.4.2.3 碰撞力分析80
• 5.5 小結(jié)80-82
• 第六章 總結(jié)及展位與創(chuàng)新點(diǎn)82-85
• 6.1 結(jié)論82-83
• 6.2 展望83-84
• 6.3 創(chuàng)新點(diǎn)84-85
• 參考文獻(xiàn)85-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文89-90
• 致謝90-91
• 附件91

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