本文關(guān)鍵詞：砰擊載荷作用下船體結(jié)構(gòu)載荷預(yù)報及結(jié)構(gòu)響應(yīng)研究　出處：《江蘇科技大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：船舶在波浪中航行時,由于船體和波浪之間的劇烈相對運(yùn)動,不可避免地會出現(xiàn)砰擊現(xiàn)象。砰擊發(fā)生時,最突出的問題是在與波浪發(fā)生直接沖撞的船體區(qū)域產(chǎn)生巨大的砰擊壓力,嚴(yán)重時會引起局部結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng),導(dǎo)致船體局部結(jié)構(gòu)屈曲;其次會引起整個船體梁的瞬態(tài)彈性振動,對船體結(jié)構(gòu)安全性有一定影響。因此,就船體結(jié)構(gòu)安全性方面而言,砰擊載荷作用下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)問題值得我們關(guān)注。基于上述原因,本文使用大型非線性有限元軟件MSC.DYTRAN對二維楔形體、二維艏部結(jié)構(gòu)和三維船艏結(jié)構(gòu)的入水砰擊問題進(jìn)行了系列的數(shù)值仿真模擬,特別對二維艏部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)研究,得出砰擊載荷在船艏結(jié)構(gòu)表面的砰擊壓力分布情況,并以此為基礎(chǔ),分析了三維船艏結(jié)構(gòu)入水砰擊壓力及結(jié)構(gòu)響應(yīng),擬合出適用于不同工況下的砰擊載荷預(yù)報公式。主要工作如下:(1)闡述了船舶砰擊有限元基本理論,對二維平底結(jié)構(gòu)入水砰擊問題進(jìn)行了數(shù)值仿真研究。數(shù)值仿真過程中考慮真實(shí)情況下的空氣墊、大氣壓力等因素的影響,并分析了一定速度下、不同斜傾角的結(jié)構(gòu)入水砰擊壓力及流場的變化情況,將數(shù)值模擬結(jié)果與文獻(xiàn)中試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,從而驗(yàn)證該仿真方法的可行性和可靠性。(2)在考慮氣墊效應(yīng)的影響下,研究二維楔形體以不同的斜傾角、不同速度入水時結(jié)構(gòu)表面砰擊壓力峰值的變化規(guī)律,回歸出砰擊載荷預(yù)報公式。利用該公式可預(yù)報出二維楔形體表面上的砰擊壓力,為進(jìn)一步計(jì)算船體結(jié)構(gòu)響應(yīng)提供準(zhǔn)確的載荷輸入。(3)基于某實(shí)船船艏兩典型站位結(jié)構(gòu)形式,按照剛度相似和一定縮尺比設(shè)計(jì)出一個具有兩種剛度的二維船艏試驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｊ紫?對該試驗(yàn)?zāi)Ｐ腿胨閾暨^程進(jìn)行了數(shù)值模擬,得到不同工況下試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕系膲毫Ψ植?其次,對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了砰擊試驗(yàn)研究,得到不同速度下試驗(yàn)?zāi)Ｐ筒煌瑴y點(diǎn)的砰擊壓力分布,并將試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值仿真值進(jìn)行對比,以驗(yàn)證數(shù)值仿真方法的準(zhǔn)確性,從而為三維結(jié)構(gòu)入水砰擊過程數(shù)值模擬研究奠定了基礎(chǔ)。(4)首先,對三維回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)入水砰擊問題進(jìn)行仿真研究,并與文獻(xiàn)中的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,從而驗(yàn)證了利用仿真方法計(jì)算三維結(jié)構(gòu)入水砰擊問題的可行性;其次,模擬三維實(shí)船艏部入水砰擊過程,研究了不同曲率、不同入水速度、不同板厚和彈性模量等因素對三維艏部結(jié)構(gòu)砰擊壓力的影響;當(dāng)船艏結(jié)構(gòu)為剛性時,分析了實(shí)船艏部結(jié)構(gòu)砰擊壓力與入水速度、結(jié)構(gòu)曲率的關(guān)系,并提出了該實(shí)船艏部結(jié)構(gòu)的砰擊壓力預(yù)報公式;當(dāng)船艏結(jié)構(gòu)為彈塑性時,分析比較了板厚和彈性模量對船艏結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.4

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本文編號：1335335