【摘要】：根據(jù)美國國家冰雪數(shù)據(jù)中心報告，北極地區(qū)海冰面積正以每十年3.5%的速度遞減。同時，北極地區(qū)存儲有全球未勘探石油資源的25%。在不斷上升的石油價格和不斷增長的石油消耗量的驅(qū)使下，北極地區(qū)和亞北極地區(qū)的石油開采日益頻繁。并且由于北極地區(qū)海冰面積的縮小為商船運輸新航線的開辟提供了非常有利的條件，越來越多的大型冰區(qū)加強船舶進入這一海域。然而，人們對北極海域尚沒有足夠的知識和經(jīng)驗，因此，如何保障北極地區(qū)船舶與海洋結(jié)構(gòu)物安全，成為了設(shè)計者、操作者和規(guī)范制定者所面對的一個新問題。本文主要研究極區(qū)船舶冰載荷計算和冰載荷作用下結(jié)構(gòu)安全性校核，具體內(nèi)容包括： 1.首先介紹海冰的特性及對極區(qū)船舶的影響，然后總結(jié)計算冰載荷的基本方法和原理； 2.按照極限能量機理計算冰載荷，通過使用MATLAB編程，實現(xiàn)冰載荷計算，并且對某極區(qū)船舶與不同形狀冰相互作用而產(chǎn)生的冰載荷進行了計算和對比； 3.由于目前不同的極區(qū)船舶規(guī)范對船體結(jié)構(gòu)塑性能力的要求不盡相同，本文使用極限載荷來校核極區(qū)船舶冰載荷作用下結(jié)構(gòu)安全性，并通過對比提出了適用于冰載荷作用下極區(qū)船舶強度校核的極限載荷準(zhǔn)則； 4.非線性有限元分析需要耗費大量時間，本文通過引入塑性方程，并結(jié)合合理的極限載荷準(zhǔn)則，提出了冰載荷作用下船體板強度校核的快速校核方法。
【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】：2014
【分類號】：U661.4
【圖文】：

近北極地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的重要推動力量[3]。圖1-1顯示了目前相關(guān)研究熱點集中的地理區(qū)域。圖1-1 極區(qū)研究熱點集中的地理區(qū)域[4]Figure 1-1 Typical geographical regions where ice actions are of current concern由于北極地區(qū)海冰面積的縮小為石油的開采和商船運輸新航線的開辟提供了非常有利的條件，越來越多的大型冰區(qū)加強船舶進入這一海域。然而，北極及亞北極地區(qū)環(huán)境條件嚴(yán)酷，船舶需要進行特殊設(shè)計才能抵擋冰載荷。船舶和冰之間的碰撞，通常會導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞，如破損甚至沉沒。歷史上最大的船舶事故，泰坦尼克號就是和冰山發(fā)生碰撞而沉沒的[5]。而且船舶與冰碰撞還會造成巨大的經(jīng)濟損失。如圖1-2所示，1994年1月，船舶Ohio與冰山發(fā)生碰撞，該船的球鼻艏被撕裂

圖1-2 Ohio與冰山相撞后受損的船首Figure 1-2 Damaged bow of Ohio after collision with iceberg號事故后，由于現(xiàn)代雷達技術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，船海平面15米的冰山以及質(zhì)量大于2000000噸的冰山，的可能性微乎其微[7]。然而，小的浮冰非常難監(jiān)測，成的累積損害不亞于大的冰山。日新月異，但仍然處于初級階段，人們對北極海域尚此，如何保障極區(qū)船舶與海洋結(jié)構(gòu)物的安全，成為了者所面對的一個新問題。作為教育部、財政部重大科計系統(tǒng)（二期）”的一部分，本文主要研究極區(qū)船舶結(jié)構(gòu)安全性校核，研究結(jié)果可為船舶數(shù)字化智能設(shè)計研究現(xiàn)狀

定義基于冰情和船舶航行速度。RMRS IR的冰載荷計算，基于船冰相互作用水動力模型，船舶設(shè)計公式利用了結(jié)構(gòu)的塑性能力。圖1-3展示了一個現(xiàn)代極區(qū)油輪的設(shè)計概念圖。在設(shè)計極區(qū)油輪時，需要考慮非常多的設(shè)計因素，如破冰船首、冰區(qū)加強的船身、推進系統(tǒng)設(shè)計、船體防凍處理、機械系統(tǒng)、艦橋設(shè)計、乘客和船員的舒適性設(shè)計和冰區(qū)操縱系統(tǒng)等[29-31]。本小節(jié)只考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計部分。根據(jù)極區(qū)船舶規(guī)范設(shè)計極區(qū)船舶的流程如下所示。圖1-3 現(xiàn)代極區(qū)油輪設(shè)計概念圖Figure 1-3 Concept of a modern Arctic tanker

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;Calculations of plastic collapse load of pressure vessel using FEA[J];Journal of Zhejiang University(Science A:An International Applied Physics & Engineering Journal);2008年07期

本文編號：2786386