船舶搁浅对结构损伤的数值分析研究

发布时间：2017-06-29 01:09

  本文关键词：船舶搁浅对结构损伤的数值分析研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：船舶搁浅是船舶在海上运输过程中经常遇到的事故之一,其是指船舶在航行水域搁置在礁石、沉船或浅滩等有碍于船舶航行的碍航物上,最终导致船舶停航或船体损坏的事故。其通常会引起船体的破损,环境污染和人员伤亡等后果。根据相关统计,在导致原油泄漏的所有船舶事故中,搁浅事故所占的比例是最大的。近年来,随着航运事业的快速发展,水上交通变得日益繁忙,船舶搁浅风险显著增大,特别是对于大型油船、LNG船和化学品船来说。因此对船舶搁浅的问题进行研究是具有重要意义的,其不仅有利于海上生命安全、防止海洋污染,还可以为规范航运繁忙区域中船舶的航速以及操作规范提供一定的依据。 由于船舶在搁浅过程中具有大量的非线性现象,如船舶结构出现的大位移和变形,因此对其的研究是十分复杂的。目前随着计算机技术的快速发展,越来越多的研究人员开始使用非线性有限元法对船舶搁浅问题进行数值模拟研究。因此本文在前人的研究基础之上,利用ANSYS/LS-DYNA对船舶在搁浅过程中的结构损伤进行了研究。 本文首先对船舶搁浅的概念、分类、研究背景、研究现状以及现有的研究方法进行了总结,并对船舶搁浅的基本理论、相关的数值仿真技术以及建模方法做了简单介绍,接下来完成了对目标船舶的选取、搁浅场景以及材料参数的定义,之后在对船舶结构进行适当合理简化的情况下,建立了船舶搁浅的几何模型,并对其进行了网格划分、求解参数的设置以及输出结果的定义。在完成上述工作后,本文在第四章对不同的搁浅参数(礁石形状、搁浅位置、初速度、吨位,计算参数)对船舶结构损伤造成的影响进行了数值仿真计算,通过将计算得到的数值结果导入后处理软件LS-PrePost中,可得到包括船舶结构的损伤模式示意图、结构吸能曲线与搁浅力等在内的结果,在对这些结果进行比较研究之后,得到具有指导意义的一般性结论。
【关键词】：船舶搁浅 结构损伤 数值分析 搁浅参数
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U698.6;U661.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 船舶搁浅问题的研究背景及研究意义12-13
• 1.2 船舶搁浅问题的研究方法13-15
• 1.3 船舶搁浅问题的研究现状15-19
• 1.3.1 软搁浅15-16
• 1.3.2 硬搁浅16
• 1.3.3 国内外的研究现状16-19
• 1.4 本文主要研究工作19-20
• 第2章 船舶搁浅的基本理论研究及数值仿真技术20-41
• 2.1 船舶搁浅问题解析法的介绍20-22
• 2.1.1 船舶底板的撕裂研究20-21
• 2.1.2 肋板剪切应力的计算方法21
• 2.1.3 总的搁浅力21-22
• 2.1.4 高能搁浅船舶搁浅力的计算22
• 2.2 有限元的发展及应用介绍22-23
• 2.3 ANSYS/LS-DYNA的介绍23-24
• 2.4 LS-DYNA3D理论基础24-29
• 2.4.1 变形基本理论24-28
• 2.4.2 变形动力学数值计算方法28-29
• 2.5 沙漏控制29
• 2.6 搁浅运动方程及其求解方法29-32
• 2.7 接触-碰撞的数值计算方法32-38
• 2.7.1 接触的定义及类型32-34
• 2.7.2 接触-碰撞的数值实现方法34-35
• 2.7.3 接触-搁浅算法的有限元实现35-37
• 2.7.4 接触分析注意事项37
• 2.7.5 摩擦力的影响37-38
• 2.8 材料模型及失效准则38-40
• 2.8.1 弹塑性模型38-39
• 2.8.2 材料失效准则39-40
• 2.9 本章小结40-41
• 第3章 船舶搁浅数值仿真模型的建立41-54
• 3.1 建模方法研究41-45
• 3.1.1 流固耦合法41-43
• 3.1.2 等效船体梁法43-44
• 3.1.3 附加水质量法44-45
• 3.2 目标船舶的选取45-46
• 3.3 搁浅场景的定义46
• 3.4 参数的定义46-49
• 3.4.1 单元类型的定义46-48
• 3.4.2 材料模型的定义48-49
• 3.5 船舶搁浅数值仿真模型的建立49-53
• 3.5.1 模型简化及建模方法49-50
• 3.5.2 实体几何模型的建立50-52
• 3.5.3 网格划分52-53
• 3.5.4 求解参数设置53
• 3.5.5 输出结果的定义53
• 3.6 本章小结53-54
• 第4章 搁浅参数的分析研究54-83
• 4.1 礁石形状的影响54-61
• 4.1.1 搁浅方案54-55
• 4.1.2 船舶运动55-56
• 4.1.3 搁浅力56-57
• 4.1.4 结构吸能57-58
• 4.1.5 损伤变形58-61
• 4.2 搁浅位置的影响61-68
• 4.2.1 搁浅方案61-62
• 4.2.2 船舶运动62-63
• 4.2.3 搁浅力63-64
• 4.2.4 结构吸能64-65
• 4.2.5 损伤变形65-68
• 4.3 搁浅前初始速度的影响68-71
• 4.3.1 搁浅方案68
• 4.3.2 船舶运动68-69
• 4.3.3 搁浅力69
• 4.3.4 结构吸能69-70
• 4.3.5 损伤变形70-71
• 4.4 船舶吨位的影响71-75
• 4.4.1 搁浅方案71
• 4.4.2 船舶运动71-72
• 4.4.3 搁浅力72-73
• 4.4.4 结构吸能73
• 4.4.5 损伤变形73-75
• 4.5 求解参数的影响75-82
• 4.5.1 搁浅方案75
• 4.5.2 船舶运动75
• 4.5.3 搁浅力75-76
• 4.5.4 结构吸能76-78
• 4.5.5 损伤变形78-82
• 4.6 本章小结82-83
• 第5章 总结与展望83-85
• 5.1 工作总结83-84
• 5.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 致谢89-90
• 研究生履历90

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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本文编号：495980