双壳油船碰撞损伤机理分析及图谱绘制

发布时间：2017-10-18 20:13

  本文关键词：双壳油船碰撞损伤机理分析及图谱绘制

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【摘要】：随着海上交通日益繁忙,海洋船舶数量不断增多,船舶与船舶、海上结构物、桥梁等碰撞事故时有发生,造成严重的生命、财产损失,甚至引发海洋生态环境危机,特别是油船、化学品船等液货船,灾难性后果更为严重。因此,快速评估船舶碰撞几率、船舶碰撞损伤程度、事故救援及风险控制等方面研究内容,成为船舶碰撞研究领域具有海洋生态保护、海事安全、船舶科技发展等多重价值及意义的重要研究方向。本文采用数值仿真和实例验证方法,建立船舶碰撞模型,对比分析两船不同速度下得到的碰撞力变化及应力应变变化,探讨了船舶碰撞损伤评估的方法。首先,建立了以实船碰撞事故为原型的有限元碰撞模型,用于模拟实际船舶碰撞事故的损伤变形情况。其中,撞击船与被撞船呈82°角,被撞船背部固定。利用该碰撞模型,进行碰撞仿真,海水影响通过附连水质量方法实现。比较实际船舶破损情况以及仿真模拟结果得到的破损变形图,说明本文采用的有限元仿真方法能够较好的模拟实际船舶碰撞过程,具有较高的可信度。接着,使用有限元仿真方法,建立双壳油船碰撞过程的几何模型,模型中考虑材料、单元等因素。在该模型基础上,进行一系列的船舶碰撞后仿真模拟,通过改变碰撞初始速度,观察碰撞过程中的应力应变、能量和位移等数据来探究被撞船舷侧结构损伤机理;以LS-DYNA的计算结果为基础,基于船速与船舶碰撞损伤程度之间的内在联系,提出一种快速判断船舶碰撞损伤的方法:船舶碰撞损伤图谱技术。船舶碰撞损伤图谱技术的提出能够很好的为航行船只提供可靠的数据支撑,进行船舶避碰和风险估计,为航行安全提供有力保障。
【关键词】：船舶碰撞 数值仿真 碰撞损伤程度 快速预测 图谱方法
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U676.1;U661.4
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 课题研究背景及意义13-14
• 1.2 船舶碰撞分析解决方法14
• 1.3 国内外碰撞机理研究现状14-17
• 1.3.1 船舶碰撞数学模型14-15
• 1.3.2 船舶碰撞数值模拟15-17
• 1.3.3 船舶碰撞模型实验17
• 1.4 本文主要研究目的和内容17-19
• 第二章 碰撞数值仿真研究方法及理论基础19-28
• 2.1 有限元法概述19
• 2.2 船舶碰撞数值仿真研究方法19-20
• 2.3 船舶碰撞数值研究的方法选取及基础理论20-27
• 2.3.1 船舶碰撞数值研究方法的选取20-21
• 2.3.2 船舶碰撞数值仿真基础算法21-24
• 2.3.3 考虑失效应变的材料模型24-25
• 2.3.4 沙漏模型25-26
• 2.3.5 接触与摩擦26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 数学模型的算例验证及分析28-34
• 3.1 碰撞实例介绍28-29
• 3.2 船舶碰撞数值仿真29-31
• 3.2.1 模型简化29
• 3.2.2 附水质量法29-30
• 3.2.3 建模及网格划分30-31
• 3.2.4 最小时间步长控制31
• 3.3 仿真结果31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 双壳油船碰撞损伤特征34-51
• 4.1 仿真模型34-35
• 4.2 物性参数35-36
• 4.3 双壳船体结构损伤发展阶段划分36-40
• 4.3.1 模拟方案36
• 4.3.2 碰撞能量耗散规律36-37
• 4.3.3 碰撞力分析37-39
• 4.3.4 被撞船碰撞损伤阶段划分39-40
• 4.4 被撞船速度对船舶碰撞损伤发展的影响40-47
• 4.4.1 模拟方案40
• 4.4.2 内外壳破损时刻点40-41
• 4.4.3 内外壳破损时刻点的碰撞能量41-42
• 4.4.4 船舶碰撞损伤的形态与特征42-47
• 4.5 双壳船体结构碰撞损伤发展路径47-50
• 4.5.1 模拟方案47
• 4.5.2 损伤路径形态分析47-50
• 4.6 本章小结50-51
• 第五章 双壳油船碰撞损伤图谱绘制51-58
• 5.1 船舶碰撞损伤图谱绘制方法51-53
• 5.2 7000DWT油船碰撞损伤图谱53-57
• 5.2.1 仿真方案设计53
• 5.2.2 内外壳的失效特征53-55
• 5.2.3 双壳油船碰撞损伤图谱及分析55-57
• 5.2.4 仿真验证与比较57
• 5.3 本章小结57-58
• 第六章 总结与展望58-60
• 参考文献60-63
• 致谢63-64
• 在读期间发表的学术论文及研究成果64

【参考文献】

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本文编号：1056913