【摘要】：根據(jù)美國(guó)國(guó)家冰雪數(shù)據(jù)中心報(bào)告，北極地區(qū)海冰面積正以每十年3.5%的速度遞減。同時(shí)，北極地區(qū)存儲(chǔ)有全球未勘探石油資源的25%。在不斷上升的石油價(jià)格和不斷增長(zhǎng)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(kāi)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(yùn)輸新航線的開(kāi)辟提供了非常有利的條件，越來(lái)越多的大型冰區(qū)加強(qiáng)船舶進(jìn)入這一海域。然而，人們對(duì)北極海域尚沒(méi)有足夠的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，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(jì)者、操作者和規(guī)范制定者所面對(duì)的一個(gè)新問(wèn)題。本文主要研究極區(qū)船舶冰載荷計(jì)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(duì)極區(qū)船舶的影響，然后總結(jié)計(jì)算冰載荷的基本方法和原理； 2.按照極限能量機(jī)理計(jì)算冰載荷，通過(guò)使用MATLAB編程，實(shí)現(xiàn)冰載荷計(jì)算，并且對(duì)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(jìn)行了計(jì)算和對(duì)比； 3.由于目前不同的極區(qū)船舶規(guī)范對(duì)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(lái)校核極區(qū)船舶冰載荷作用下結(jié)構(gòu)安全性，并通過(guò)對(duì)比提出了適用于冰載荷作用下極區(qū)船舶強(qiáng)度校核的極限載荷準(zhǔn)則； 4.非線性有限元分析需要耗費(fèi)大量時(shí)間，本文通過(guò)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(qiáng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：U661.4
【圖文】：

近北極地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要推動(dòng)力量[3]。圖1-1顯示了目前相關(guān)研究熱點(diǎn)集中的地理區(qū)域。圖1-1 極區(qū)研究熱點(diǎn)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(kāi)采和商船運(yùn)輸新航線的開(kāi)辟提供了非常有利的條件，越來(lái)越多的大型冰區(qū)加強(qiáng)船舶進(jìn)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(jìn)行特殊設(shè)計(jì)才能抵擋冰載荷。船舶和冰之間的碰撞，通常會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)破壞，如破損甚至沉沒(méi)。歷史上最大的船舶事故，泰坦尼克號(hào)就是和冰山發(fā)生碰撞而沉沒(méi)的[5]。而且船舶與冰碰撞還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)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(hào)事故后，由于現(xiàn)代雷達(dá)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(cè)，成的累積損害不亞于大的冰山。日新月異，但仍然處于初級(jí)階段，人們對(duì)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(duì)的一個(gè)新問(wèn)題。作為教育部、財(cái)政部重大科計(jì)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(jì)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(jì)算，基于船冰相互作用水動(dòng)力模型，船舶設(shè)計(jì)公式利用了結(jié)構(gòu)的塑性能力。圖1-3展示了一個(gè)現(xiàn)代極區(qū)油輪的設(shè)計(jì)概念圖。在設(shè)計(jì)極區(qū)油輪時(shí)，需要考慮非常多的設(shè)計(jì)因素，如破冰船首、冰區(qū)加強(qiáng)的船身、推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、船體防凍處理、機(jī)械系統(tǒng)、艦橋設(shè)計(jì)、乘客和船員的舒適性設(shè)計(jì)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(jì)部分。根據(jù)極區(qū)船舶規(guī)范設(shè)計(jì)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(jì)概念圖Figure 1-3 Concept of a modern Arctic tanker

【參考文獻(xiàn)】

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(hào)：2786386