【摘要】：經濟全球化的高速發(fā)展使得海洋運輸業(yè)及海洋能源探采業(yè)不斷興盛,卻也由此導致了海上航線日益緊密及船舶與海洋平臺事故多發(fā)等問題,包括一些偶然性事故如船舶擱淺、碰撞及重物跌落等。以重物跌落為例,其后果往往造成船體結構毀壞,更甚者則會導致人員傷亡、環(huán)境污染等重大損失。因此,開展船體結構在墜物事故下的動態(tài)響應研究,揭示結構損傷變形機理以及能量吸收機制,對于開展基于事故載荷的船體結構安全性設計評估具有重要意義。本文以船舶與海洋工程墜物事故為研究背景,通過理論分析、數值仿真和模型試驗相結合的方法研究了典型箱型和細長桿件墜物撞擊下甲板板架結構的動態(tài)響應過程,確定了結構損傷變形特征和吸能機制,建立了墜物事故下船體板架結構損傷解析預報方法。論文主要研究內容如下:(1)歸納整理了船舶與海洋工程墜物事故以及相關結構碰撞沖擊動態(tài)響應領域的國內外研究現狀及研究方法,明確了論文的主要研究內容及思路。(2)總結了結構碰撞沖擊損傷的解析分析的基本理論和計算分析步驟,討論了墜物事故下船體局部結構常見的損傷變形模式及簡化解析方法的應用;開展了有限元數值仿真分析技術研究,重點討論了仿真材料非線性輸入方法,為后續(xù)理論預報和數值仿真分析奠定了基礎。(3)設計開展了典型船體板架結構的墜落撞擊模型試驗,得到了結構損傷變形及撞擊載荷,在此基礎上進行了相應的數值仿真計算,驗證完善了仿真分析技術并為結構損傷理論預報提供了依據。(4)開展了細長桿件類墜物撞擊下甲板板架結構損傷變形機理研究�；趬嬄渥矒粼囼灪蛿抵捣抡娣治龅玫降募装灏寮芙Y構整體以及各典型構件的損傷變形特點和失效模式,建立相應的理論模型并推導得到解析預報公式;在此基礎上,討論了桿頭型式、墜落角度對結構損傷變形的影響,形成了不同墜落角度區(qū)間的理論預報公式,提高解析預報方法的工程適用范圍和計算精度。(5)開展了箱體類墜物撞擊下甲板板架結構損傷變機理研究。選取標準集裝箱為典型箱形墜物,分析確定了事故場景及相關參數,以此為基礎開展數值仿真分析,得到了垂直跌落(面接觸)和傾斜跌落(線接觸)兩種典型事故工況下甲板板架結構的損傷特性及變形模式,基于塑性力學理論開展解析計算,推導得到了理論預報公式。(6)以典型海洋平臺艙段結構作為研究對象,基于研究確定的仿真分析技術,對艙段結構在典型墜物事故場景下的動態(tài)響應進行分析研究,從損傷變形、能量吸收以及墜物過程中的能量轉化情況等方面評估結構的安全性,并討論了底面、側面以及邊線墜落三種典型場景對艙段結構的影響。以底面接觸為基礎,研究不同墜落位置下直接受撞的構件的不同對艙段結構動態(tài)響應的影響。
【圖文】：

景與意義球化，，使當前資源、環(huán)境等面臨著嚴峻的考驗。尤其是陸地能源日益題顯得更加嚴峻。中國海岸線長 18,000 公里，海域管轄面積約 300當于中國陸地面積的三分之一，且在廣闊的海域擁有豐富的資源用海洋資源對中國經濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。臺是海洋資源勘探開發(fā)的主要設備之一，是海上油氣勘探，鉆井和與陸上結構相比，其結構更復雜，體積更大且更昂貴。同時，海洋、惡劣的工作環(huán)境中，并且同時承受平臺上工作載荷以及環(huán)境載荷受到事故載荷的威脅，如船舶與海洋平臺之間的碰撞、墜落物體的等，會造成平臺結構的整體變形和局部損傷，從而降低了平臺的承結構強度，影響平臺結構的安全性[2]。隨著海洋工程結構的大規(guī)（原油開采，運輸和核燃料運輸）和高成本，意外載荷所引起的海漸增多，事故造成的危害也將更加嚴重，不僅會造成人員傷亡和重能造成嚴重污染，對周圍海洋生態(tài)造成破壞[3-6]。

圖 2.1 解析分析方法步驟Fig. 2.1 The steps of analytical method故下典型構件損傷模式與解析方法應用洋工程結構是由各種構件焊接而成的復雜結構物，在受擊載荷時，接觸區(qū)域的絕大部分構件都要進入塑性階段，式不盡相同且相當復雜。因此，在簡化解析法的應用中，載荷下的變形模式進行研究，本部分主要對典型結構在撞些損傷變形模式及解析方法應用進行介紹。損傷機理物事故中，受細長桿件墜落損害是最為常見的破壞模式，桿件。形細長桿件墜落物的桿頭直徑較小，因此其墜落至板結構
【學位授予單位】：江蘇科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：U674.38

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本文編號：2632114