【摘要】：船舶在航行的過程中,由于人為的操作失誤或惡劣航行環(huán)境的影響,可能發(fā)生擱淺或碰撞事故。船舶擱淺時,如果觸碰到較為堅硬鋒利的礁石,船底板會面臨被撕裂的風(fēng)險;船側(cè)結(jié)構(gòu)若遭受帶球鼻艏船的艏撞,存在著破損的風(fēng)險。船底板擱淺而撕裂與船側(cè)板受側(cè)撞而破損均是非常危險的狀態(tài),可能降低船體梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度而導(dǎo)致危險,也可能導(dǎo)致原油泄漏,造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失或巨大的生態(tài)災(zāi)難。開展船舶擱淺與碰撞的研究,能為船舶結(jié)構(gòu)的耐撞性設(shè)計提供理論依據(jù),且有利于危險擱淺碰撞場景下的快速風(fēng)險評估。研究船舶擱淺與碰撞一般采用的方法有經(jīng)驗公式法、實驗法、有限元數(shù)值仿真法以及簡化解析分析法等。其中,簡化解析分析法能對結(jié)構(gòu)變形失效的內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行剖析,且擁有計算量小、精度較高、適用范圍廣等優(yōu)點,因此被廣泛的應(yīng)用于船舶碰撞與擱淺的研究當(dāng)中。本文選取了船底板擱淺于錐形礁石以及船側(cè)外板受球鼻艏撞擊這兩個危險的擱淺碰撞場景,具體研究了這兩個場景下船體外板的結(jié)構(gòu)變形響應(yīng),研究內(nèi)容主要分為兩大部分。第一部分研究擱淺場景中船底板撕裂的變形機(jī)理,提出了一個新的針對圓錐形剖面礁石擱淺場景下板材撕裂機(jī)理的解析計算模型,得到了穩(wěn)定狀態(tài)下板材撕裂力的解析解。第二部分研究重點關(guān)注船側(cè)外板受球鼻艏結(jié)構(gòu)撞擊的場景,提出了一個新的船側(cè)方板受橢球形撞擊物撞擊的解析計算模型,得到了方板所受的撞擊力隨撞頭撞深變化的解析解。通過與已有的實驗數(shù)據(jù)以及一系列擱淺碰撞場景的數(shù)值仿真計算數(shù)據(jù)的對比分析,所提出的解析計算模型得到了驗證。本文的研究關(guān)注船舶碰撞與擱淺場景中兩個比較典型的危險場景,研究成果對船舶耐撞性結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)的耐撞性能評估以及危險擱淺碰撞場景下的風(fēng)險評估具有一定的參考意義。
[Abstract]:A ship may run aground or collide in the course of navigation due to human error or bad navigation environment. When the ship runs aground, if it touches the keener reef, the bottom of the ship will face the risk of being torn; if the side structure is hit by the bow of the bow with the ball nose, there is a risk of breakage. It is a very dangerous state that the bottom of the ship is stranded and torn and the side of the ship is damaged by side collision, which may reduce the strength of the hull girder structure and lead to danger, and may also lead to the leakage of crude oil, resulting in casualties, economic losses or huge ecological disasters. The research of ship grounding and collision can provide a theoretical basis for the design of collision resistance of ship structure and be helpful to the rapid risk assessment in the scenario of dangerous grounding collision. The methods used to study ship grounding and collision are empirical formula method, experimental method, finite element numerical simulation method and simplified analytical method. Among them, simplified analytic method can analyze the internal mechanism of structural deformation failure, and has the advantages of small calculation, high accuracy and wide range of application, so it is widely used in the research of ship collision and grounding. In this paper, the two dangerous collision scenarios of the bottom plate stranded on the conical reef and the side outer plate hit by the bulbous bow are selected, and the structural deformation response of the external plate under these two scenarios is studied in detail. The research contents are divided into two parts. In the first part, the deformation mechanism of ship bottom tearing in the grounding scene is studied, and a new analytical calculation model for the plate tearing mechanism under the conical profile reef grounding scene is proposed, and the analytical solution of the plate tearing force under the steady state is obtained. In the second part, we focus on the impact of the bulbous bow structure on the outer plate of the ship, and propose a new analytical calculation model for the impact of the side plate by the ellipsoid impingement, and obtain the analytical solution of the impact force on the side of the ship with the impact depth of the head. The proposed analytical model is verified by comparing and analyzing the existing experimental data and the numerical simulation data of a series of stranded collision scenes. This paper focuses on two typical dangerous scenarios of ship collision and grounding, and the research results are used to design ship crashworthiness structure. The crashworthiness evaluation of the structure and the risk assessment of the dangerous grounding impact scenario have certain reference significance.
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U661.4

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本文編號：2145199