全球貿(mào)易的發(fā)展促使航運(yùn)業(yè)日趨繁榮,運(yùn)輸船舶的噸位、數(shù)量以及航速不斷增加導(dǎo)致航線變得十分擁擠,船舶碰撞事故常有發(fā)生,不僅造成人員和經(jīng)濟(jì)上的巨大損失,而且給海洋環(huán)境帶來嚴(yán)重危害,因此提高船舶結(jié)構(gòu)的耐撞性能成為亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)。為了減小碰撞事故造成的結(jié)構(gòu)損傷和環(huán)境污染,部分民用運(yùn)輸船舶采用雙層殼結(jié)構(gòu),在船舶碰撞的過程中,雙層殼之間存在的大量壓載水可用于吸收和分散能量,從而保護(hù)船舶的舷側(cè)結(jié)構(gòu)。本文主要利用試驗(yàn)和數(shù)值仿真方法研究舷側(cè)液艙結(jié)構(gòu)在沖擊載荷下的動態(tài)響應(yīng),并討論頂板厚度和沖擊速度等因素對數(shù)值仿真結(jié)果的影響。論文的主要工作如下:（1）闡述了研究船舶碰撞問題的常用理論和基本方法,介紹了船舶碰撞數(shù)值仿真中的非線性有限元理論,并針對數(shù)值模擬中的相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行歸納整理。（2）基于簡化的碰撞模型,開展了典型船舶舷側(cè)液艙結(jié)構(gòu)的碰撞試驗(yàn),討論了頂板厚度、沖擊速度以及充液情況對液艙結(jié)構(gòu)動態(tài)響應(yīng)的影響,并分析了撞頭加速度、結(jié)構(gòu)變形和沖擊波壓力等試驗(yàn)數(shù)據(jù),說明液體在碰撞過程中對頂板有良好的緩沖和保護(hù)作用。（3）根據(jù)舷側(cè)液艙結(jié)構(gòu)碰撞試驗(yàn)的過程,利用非線性有限元軟件LS-DYNA進(jìn)行數(shù)值仿真研究。本文建立了不... 

【文章來源】：華中科技大學(xué)湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１船舶與橋梁碰撞現(xiàn)場

油船全船起火，右傾嚴(yán)重，而散貨船船艏嚴(yán)重變形，此次事故導(dǎo)致３２名船員死??亡，并有大量原油外泄，海面受到污染，經(jīng)濟(jì)損失超過百億。??圖１－１船舶與橋梁碰撞現(xiàn)場?圖１－２油船與散貨船碰撞現(xiàn)場??船舶碰撞是一個(gè)非常復(fù)雜的非線性動態(tài)響應(yīng)問題，整個(gè)過程伴隨著材料非線性、??接觸非線性以及幾何非線性等許多非線性問題＠］。此外，船舶碰撞的作用時(shí)間極短，??一般都在零點(diǎn)幾秒，但是產(chǎn)生的撞擊力卻是巨大的。并且船舶碰撞不僅是單純某個(gè)??學(xué)科的問題，而是典型的多學(xué)科交叉問題。除了船舶學(xué)科以外，碰撞過程還涉及了??很多力學(xué)知識，而對于船舶撞擊橋梁的情況，還需要了解被撞物的相關(guān)知識，因此??研宄船舶碰撞問題實(shí)際上面臨著很大的挑戰(zhàn)。當(dāng)船舶發(fā)生碰撞后，損傷往往出現(xiàn)在??船舶構(gòu)件和被撞物上，在之前的研宄工作中，人們更加注重船舶鋼結(jié)構(gòu)材料和舷側(cè)??結(jié)構(gòu)形式的耐撞性能

針對船舶與固定物碰撞的情況，Ｈｅｉｎｓ和Ｄｅｍｃｈｅｒ［２１］提出了一個(gè)簡化方案??來研究碰撞區(qū)域結(jié)構(gòu)的能量交換問題。該方法反映了船舶撞擊橋梁的動態(tài)過程，它??將船舶與橋墩及其防護(hù)措施等效成一個(gè)由質(zhì)量和彈簧組成的數(shù)學(xué)模型，如圖１－４所示，??并假設(shè)船舶為一個(gè)質(zhì)量點(diǎn)，非線性彈簧則用來模擬船舶與橋墩之間的相互作用。當(dāng)??一艘質(zhì)量為Ｍ的船舶以航速Ｆ撞擊橋梁，假設(shè)非線性彈簧的剛度為Ｉ通過一系列??計(jì)算之后可以得到船舶碰撞問題所需的數(shù)據(jù)，例如被撞區(qū)域結(jié)構(gòu)的最大變形、最大??加速度、碰撞的持續(xù)時(shí)間以及撞擊力。??在該理論中，船舶運(yùn)動產(chǎn)生的初始動能在碰撞過程中主要轉(zhuǎn)化為三部分：第一??部分，橋墩受到碰撞后吸收的能量；第二部分，碰撞后船體結(jié)構(gòu)變形所吸收的能量；??第三部分，船舶與橋梁結(jié)構(gòu)在碰撞中產(chǎn)生的摩擦所耗散的能量。此外，還有一些能??量以其他形式損失，比如船舶或橋梁的防護(hù)裝置等等。由于碰撞過程中的整個(gè)系統(tǒng)??能量守恒

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]有限元法在船舶碰撞事故調(diào)查中的應(yīng)用[J]. 劉超,李范春.  中國航海. 2014(02)
[2]汽車碰撞仿真中沙漏控制算法研究[J]. 高暉,李光耀.  汽車工程. 2008(08)
[3]基于模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法的深吃水立柱式平臺碰撞特性[J]. 胡志強(qiáng),崔維成,楊建民.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(06)
[4]計(jì)及船體梁載荷影響的船舶舷側(cè)結(jié)構(gòu)碰撞性能[J]. 陶亮,馬駿.  中國造船. 2007(03)
[5]從美國陽光大道橋被撞重建看現(xiàn)有橋梁防撞風(fēng)險(xiǎn)評估[J]. 邵旭東,占雪芳,廖朝華,晏班夫,劉俊珂.  公路. 2007(08)
[6]艦船防護(hù)水艙在接近爆炸載荷作用下響應(yīng)的理論研究[J]. 杜志鵬,李曉彬,夏利娟,金咸定.  船舶力學(xué). 2007(01)
[7]水面艦艇舷側(cè)防雷艙結(jié)構(gòu)模型抗爆試驗(yàn)研究[J]. 朱錫,張振華,劉潤泉,朱云翔.  爆炸與沖擊. 2004(02)
[8]船舶碰撞與觸底事故的數(shù)值仿真[J]. 顧永寧,胡志強(qiáng),高震.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2003(08)
[9]船艏橫向框架對船艏碰撞性能的影響[J]. 江華濤,顧永寧.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2003(07)
[10]船撞橋設(shè)計(jì)理論的現(xiàn)狀與需進(jìn)一步研究的問題[J]. 項(xiàng)海帆,范立礎(chǔ),王君杰.  同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2002(04)

博士論文
[1]船舶—橋梁碰撞動力分析及船撞作用下橋梁結(jié)構(gòu)可靠度研究[D]. 張景峰.西南交通大學(xué) 2016
[2]基于耐撞性的新型船舶結(jié)構(gòu)形式研究[D]. 劉峰.上海交通大學(xué) 2007

碩士論文
[1]基于非線性有限元方法的船舶—冰層碰撞數(shù)值研究[D]. 王健偉.上海交通大學(xué) 2015
[2]基于船舶碰撞危險(xiǎn)度的避碰決策研究[D]. 任鵬.大連海事大學(xué) 2015
[3]論海洋油污損害賠償中的純經(jīng)濟(jì)損失[D]. 張和賓.大連海事大學(xué) 2014
[4]長江干線航運(yùn)發(fā)展與流域經(jīng)濟(jì)適應(yīng)性評價(jià)研究[D]. 蘇凡.武漢理工大學(xué) 2013
[5]船舶碰撞機(jī)理的數(shù)值仿真與試驗(yàn)研究[D]. 譚忠華.武漢理工大學(xué) 2012
[6]小型艇舷側(cè)耐撞結(jié)構(gòu)研究[D]. 高嵩.上海交通大學(xué) 2011
[7]干摩擦對機(jī)械振動特性影響分析[D]. 魏井福.西安建筑科技大學(xué) 2010
[8]廣東九江大橋拆除方案研究[D]. 劉維.西南交通大學(xué) 2009
[9]船舶舷側(cè)結(jié)構(gòu)碰撞性能研究[D]. 陶亮.大連理工大學(xué) 2006



本文編號：3319092