【摘要】：船-冰碰撞是極地船舶船體外板強(qiáng)度設(shè)計(jì)中的控制載荷情形。為了滿足極地船型要求的抗冰等級(jí)和與之相匹配的船體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,基于規(guī)范設(shè)計(jì)往往是極地船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要方法。然而,現(xiàn)行極地船級(jí)規(guī)范中對(duì)于船-冰碰撞載荷的描述僅以作用在特定區(qū)域上的靜態(tài)均布?jí)毫?lái)表征,缺乏對(duì)船-冰碰撞載荷非線性時(shí)空演變過(guò)程的刻畫(huà)。為了細(xì)致探究船-冰碰撞過(guò)程中的載荷變化特征以及在非線性載荷作用下的船體結(jié)構(gòu)損傷行為,本文采用模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段,對(duì)船-冰碰撞過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本文首先以某極地船舶為原型在冰水池中開(kāi)展船-冰碰撞模型試驗(yàn),并分別對(duì)試驗(yàn)操作方法、船-冰撞擊位置、浮冰質(zhì)量與邊緣尺寸進(jìn)行率定。同時(shí),依據(jù)對(duì)船-冰碰撞過(guò)程的解析,針對(duì)試驗(yàn)?zāi)M提出了5項(xiàng)檢驗(yàn)準(zhǔn)則,即過(guò)程完整性、過(guò)程合理性、測(cè)試連續(xù)性、分析示蹤性以及評(píng)估結(jié)果應(yīng)用性,最終確定了船-冰碰撞試驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法和碰撞載荷分析流程。然后,在進(jìn)行多組次試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析了船-冰碰撞載荷的時(shí)空演變歷程。最終,根據(jù)試驗(yàn)得到的船-冰碰撞載荷非線性特征,建立了與之相吻合的概化冰力函數(shù),并將其作為后續(xù)船體損傷行為數(shù)值模擬的載荷輸入。在此基礎(chǔ)上,采用非線性有限元數(shù)值分析方法,即通過(guò)ANSYS建立船體局部板梁結(jié)構(gòu)模型,并考慮材料非線性,研究分析了基于非線性概化冰力函數(shù)的碰撞載荷對(duì)船首外板結(jié)構(gòu)帶來(lái)的損傷,并與基于規(guī)范靜態(tài)均布載荷的靜力分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。
【圖文】：

航行船舶在巨大的船-冰碰撞載荷作用下，發(fā)生穿越線彈性階段的損鮮，如圖 1-1 所示。那么，現(xiàn)行規(guī)范中基于靜態(tài)極限強(qiáng)度的設(shè)計(jì)方冰等級(jí)越來(lái)越高的極地船舶是否還具備足夠的安全保障性，就值得討與論證。

(1988)[17]提出的“壓力-面積”關(guān)系曲線成功應(yīng)用到其關(guān)系曲線如圖 1-2 所示。Ritch et al. (2008)[18]同樣”關(guān)系曲線為基礎(chǔ)，，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法，提出了“設(shè)計(jì)”載方法可以用于船體外板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U661.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2693185