進(jìn)入21世紀(jì)后,全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速,人類活動區(qū)域逐漸由陸地擴(kuò)展到海上。經(jīng)濟(jì)全球化帶動了世界航運(yùn)事業(yè)發(fā)展。而北極航道作為未來海上運(yùn)輸?shù)闹匾ǖ?越來越受到人們的重視。為了保證船體在冰區(qū)航行的安全性和穩(wěn)定性,有必要對船體冰荷載以及船體局部冰激振動進(jìn)行相應(yīng)研究。海冰是一種物理力學(xué)性質(zhì)極為復(fù)雜的材料,這導(dǎo)致它與船體相互作用過程中冰荷載會受到海冰類型、厚度、強(qiáng)度等因素的影響。此外,船體結(jié)構(gòu)形式、航速等也會對冰荷載產(chǎn)生重要影響。本文首先介紹了國內(nèi)外學(xué)者對于船體和海洋其他結(jié)構(gòu)物的冰荷載的研究,對國內(nèi)外冰荷載的研究方法和進(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)。發(fā)現(xiàn)離散單元法能夠較好的模擬海冰與船體發(fā)生接觸后的破碎現(xiàn)象。因此本文主要采用離散單元法進(jìn)行船體結(jié)構(gòu)冰荷載的研究,并對離散單元法進(jìn)行了簡要介紹。根據(jù)海冰的物理力學(xué)性質(zhì),本文采用離散單元法建立了海冰模型和結(jié)構(gòu)模型,并對該海冰單元之間的接觸模型、粘結(jié)模型、斷裂模型、水動力模型等力學(xué)模型以及三角形結(jié)構(gòu)單元與海冰單元之間的接觸模型進(jìn)行了說明。運(yùn)用該離散元模型對“雪龍”號在平整冰區(qū)的航行過程和海冰與螺旋槳的相互作用過程進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。統(tǒng)計了船體在冰區(qū)航行過程中船體局部冰壓力分布和...

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 破冰船的簡介與發(fā)展趨勢
        1.2.2 船體結(jié)構(gòu)及其他海上結(jié)構(gòu)物冰荷載的研究進(jìn)展
    1.3 離散元方法簡介
        1.3.1 離散元方法的本構(gòu)關(guān)系
        1.3.2 離散元方法的計算流程
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
2 海冰與船體結(jié)構(gòu)相互作用的離散元模型
    2.1 海冰的概述
        2.1.1 海冰類型
        2.1.2 海冰物理性質(zhì)
        2.1.3 海冰力學(xué)性質(zhì)
    2.2 海冰離散元模型
        2.2.1 單元間的接觸模型
        2.2.2 單元間的平行粘結(jié)模型
        2.2.3 單元間的斷裂模型
        2.2.4 海冰單元水動力模型
    2.3 船體結(jié)構(gòu)離散元模型
        2.3.1 三角形結(jié)構(gòu)單元
        2.3.2 顆粒單元與結(jié)構(gòu)單元接觸判斷
    2.4 本章小結(jié)
3 船體在冰區(qū)航行過程中的離散元模擬
    3.1 破冰船模型
    3.2 船體在冰區(qū)航行過程中離散元模擬與冰荷載分析
        3.2.1 離散元方法的數(shù)值模擬
        3.2.2 船體在冰區(qū)航行過程中的冰荷載分析
    3.3 影響冰荷載大小的因素
        3.3.1 海冰厚度對于冰荷載的影響
        3.3.2 船舶航速對于冰荷載的影響
    3.4 船體在冰區(qū)航行過程中局部冰壓力分布
    3.5 船體在冰區(qū)航行過程中的線荷載分析
        3.5.1 典型區(qū)域的線荷載時程分析
        3.5.2 船體周圍線荷載分布
        3.5.3 船舶航速對于線荷載的影響
        3.5.4 海冰厚度對于線荷載的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 海冰與螺旋槳相互作用的離散元分析
    4.1 螺旋槳模型
    4.2 海冰與螺旋槳銑削作用下的離散元模擬與冰荷載分析
        4.2.1 銑削作用過程中局部冰壓力的變化
        4.2.2 銑削作用過程中螺旋槳冰荷載變化
        4.2.3 進(jìn)速比與銑削厚度對于螺旋槳冰荷載的影響
    4.3 海冰與螺旋槳沖擊作用離散元模擬與冰荷載分析
        4.3.1 沖擊作用過程中局部冰壓力的變化
        4.3.2 沖擊作用過程中螺旋槳冰荷載變化
        4.3.3 沖擊速度與冰塊尺寸對于螺旋槳冰荷載的影響
    4.4 本章小結(jié)
5 船體局部冰激振動測量與分析
    5.1 船體局部振動測量方案
        5.1.1 振動加速度測量
        5.1.2 船體航速和海冰冰厚的測量
    5.2 加速度傳感器安裝位置
    5.3 船體在無冰區(qū)與冰區(qū)航行過程中船艏處振動對比
        5.3.1 船體在無冰區(qū)航行過程中的振動分析
        5.3.2 船體在冰區(qū)航行過程中的振動分析
    5.4 船體在冰區(qū)航行過程中振動規(guī)律的研究
        5.4.1 采用沖撞式破冰方法進(jìn)行航行過程中船體振動變化規(guī)律
        5.4.2 采用連續(xù)式破冰方法進(jìn)行航行過程中船體振動變化規(guī)律
    5.5 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3816442