本文關(guān)鍵詞：海洋核動力平臺擱淺損傷及剩余強度研究

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【摘要】：海洋核動力平臺可以為海洋石油開采和遠(yuǎn)海島礁提供穩(wěn)定的能源供給,隨著不斷加大對海洋的開發(fā),人們對這種新的能源供給方式的需求日益增強,海洋核動力平臺具有廣闊的發(fā)展前景。但同時,海洋核動力平臺中的放射性物質(zhì)具有潛在的危險性,在設(shè)計、建造和運行的過程中必須堅持安全第一的原則。擱淺是各類船舶經(jīng)常發(fā)生的海上事故之一,擱淺是指船舶底部結(jié)構(gòu)與礁石、淺灘和沉船等海底障礙物之間發(fā)生接觸碰撞的事故,一旦發(fā)生擱淺事故,可能會導(dǎo)致船體破損,物質(zhì)泄漏,會造成巨大的經(jīng)濟損失和嚴(yán)重的環(huán)境污染,因此對船舶擱淺問題的研究具有非常重要的意義,尤其是對海洋核動力平臺反應(yīng)堆艙擱淺問題的研究。擱淺問題的研究是十分復(fù)雜的,影響擱淺的因素有很多,想要通過精確的理論模型得到完全的解析解幾乎是不可能的,隨著電子計算機技術(shù)的快速發(fā)展,非線性有限元法被廣泛應(yīng)用于船舶擱淺的研究中。本文在前人的研究基礎(chǔ)上,利用ABAQUS對某海洋核動力平臺反應(yīng)堆艙擱淺的過程進行了數(shù)值仿真研究,并研究了結(jié)構(gòu)擱淺損傷后的剩余強度問題。具體的研究內(nèi)容如下：1、介紹了擱淺問題的研究背景和意義,并對擱淺和剩余強度問題的研究現(xiàn)狀和研究方法做了總結(jié);2、介紹了擱淺損傷的基本理論,包括擱淺過程中基本構(gòu)件的各種失效模式,并給出了用于預(yù)測船舶擱淺力的經(jīng)驗公式,對非線性有限元技術(shù)的基本原理也做了介紹；3、對某海洋核動力平臺的堆艙結(jié)構(gòu)進行了擱淺模擬仿真,首先分析了模擬仿真的建模方法,并對有限元建模的一些關(guān)鍵技術(shù)做了詳細(xì)介紹,然后對模型進行簡化,通過仿真結(jié)果研究了結(jié)構(gòu)的變形損傷、擱淺力的變化以及能量的吸收與轉(zhuǎn)化情況；4、討論了各種擱淺參數(shù)對結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)的影響,分別研究了結(jié)構(gòu)開孔與否、不同礁石半頂角、不同摩擦系數(shù)和不同擱淺速度下擱淺力和能量吸收的變化情況；5、研究了海洋核動力平臺擱淺損傷后的剩余強度,首先計算了海洋核動力平臺雙層底破損進水后的浮態(tài)變化,然后按照美國船級社雙殼油船剩余強度校核規(guī)范并結(jié)合數(shù)值仿真結(jié)果對剩余強度進行了校核。
【關(guān)鍵詞】：海洋核動力平臺 反應(yīng)堆艙 擱淺 數(shù)值仿真 剩余強度
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U661.4;U674.38
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-18
• 1.1 海洋核動力平臺擱淺問題的研究背景和意義10-12
• 1.2 擱淺問題的分類12-14
• 1.2.1 軟擱淺13
• 1.2.2 硬擱淺13-14
• 1.3 擱淺問題的研究現(xiàn)狀和方法14-16
• 1.3.1 研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3.2 研究方法15-16
• 1.4 剩余強度的研究狀況和方法16
• 1.5 本文主要研究工作16-18
• 2 擱淺損傷基本理論及數(shù)值仿真技術(shù)18-29
• 2.1 擱淺損傷的解析法介紹18-22
• 2.1.1 構(gòu)件的壓潰強度18-21
• 2.1.2 構(gòu)件的撕裂強度21-22
• 2.2 船舶擱淺力經(jīng)驗公式22-23
• 2.3 非線性有限元仿真計算原理23-28
• 2.3.1 簡介23-24
• 2.3.2 非線性有限元控制方程24-26
• 2.3.3 顯示有限元求解方法26-27
• 2.3.4 非線性有限元方法用于擱淺計算的準(zhǔn)確性驗證27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 3 海洋核動力平臺擱淺動力響應(yīng)的分析計算29-49
• 3.1 建模方法研究29-30
• 3.1.1 流固耦合法29
• 3.1.2 等效船體梁法29-30
• 3.1.3 附加水質(zhì)量法30
• 3.2 有限元建模關(guān)鍵技術(shù)30-33
• 3.2.1 網(wǎng)格劃分30
• 3.2.2 定義材料30-32
• 3.2.3 定義接觸32-33
• 3.2.4 定義載荷和邊界條件33
• 3.2.5 定義輸出請求33
• 3.2.6 模型檢查33
• 3.3 目標(biāo)船舶選取33-35
• 3.4 擱淺仿真的主要參數(shù)35-36
• 3.5 數(shù)值仿真結(jié)果36-48
• 3.5.1 結(jié)構(gòu)的損傷變形36-41
• 3.5.2 結(jié)構(gòu)的等效應(yīng)力41-45
• 3.5.3 結(jié)構(gòu)的擱淺力45-46
• 3.5.4 結(jié)構(gòu)的能量吸收46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 4 擱淺參數(shù)對計算結(jié)果的影響分析49-60
• 4.1 結(jié)構(gòu)開孔與否的影響49-51
• 4.1.1 擱淺方案49-50
• 4.1.2 計算結(jié)果分析50-51
• 4.2 礁石半頂角的影響51-55
• 4.2.1 擱淺方案51
• 4.2.2 計算結(jié)果分析51-55
• 4.3 摩擦系數(shù)的影響55-57
• 4.3.1 擱淺方案55
• 4.3.2 計算結(jié)果分析55-57
• 4.4 擱淺速度的影響57-59
• 4.4.1 擱淺方案57
• 4.4.2 計算結(jié)果分析57-59
• 4.5 本章小結(jié)59-60
• 5 海洋核動力平臺擱淺損傷后的剩余強度研究60-72
• 5.1 船舶擱淺破損后的浮態(tài)計算60-64
• 5.1.1 計算浮態(tài)的兩種基本方法60
• 5.1.2 破艙進水的艙室分類60-61
• 5.1.3 雙層底進水后的浮態(tài)計算61-62
• 5.1.4 實船浮態(tài)計算62-64
• 5.2 載荷計算64-68
• 5.2.1 靜水彎矩計算64-67
• 5.2.2 波浪附加彎矩計算67
• 5.2.3 總縱彎矩計算67-68
• 5.3 剩余強度校核68-71
• 5.3.1 許用最小剖面模數(shù)計算68
• 5.3.2 最小剩余剖面模數(shù)計算68-71
• 5.4 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況77-78
• 致謝78-79

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本文編號：930067