船舶舷侧新型耐撞结构研究

发布时间：2017-10-21 11:09

  本文关键词：船舶舷侧新型耐撞结构研究

  更多相关文章： 波纹型纵绗 SPS复合板 聚氨酯实验 碰撞仿真 结构耐撞性

【摘要】：随着海上交通日益繁忙，海洋平台数量不断增多，海上船舶与船舶、船舶与平台碰撞事故频发，造成大量人员和财产损失，并引发环境污染，特别是油船和化学品船在事故中的液货泄漏，往往酿成灾难性后果。因此，研究如何提高船舶结构的耐撞性能具有安全上、环境上、经济上的重要意义。 本文先对聚氨酯材料进行了力学拉压性能实验并对钢板和钢-聚氨酯层合板进行了冲击实物实验；再从结构刚度角度出发，设计波纹纵绗型双壳舷侧结构、SPS外板双壳舷侧结构和SPS-波纹纵桁型双壳舷侧结构，并基于数值有限元仿真软件LS-DYNA对该新型船舶舷侧结构进行耐撞性研究，对传统舷侧结构、SPS外板舷侧结构、波纹纵绗型舷侧结构、SPS-波纹纵绗型舷侧结构进行碰撞仿真对比分析。 本文主要研究工作如下： (1)对聚氨酯材料进行拉伸压缩实验，熟悉聚氨酯材料力学性能；在此基础上，以质量等效原则制作钢板和SPS复合夹层板实验试样，并对其进行铅球自由落体冲击实验，综合对比钢板和SPS复合夹层板的耐撞性能。 (2)以调整结构刚度分布为思路，本文设计波纹纵绗型舷侧结构，并进行有限元模拟分析。所设计结构用波纹型纵绗替代传统的平面纵绗，以此降低双壳船舶内外舷侧板之间结构沿垂直于舷侧板方向的刚度，以期能够增加外板变形范围、减小外板局部膜拉伸吸能在结构总吸能中比重。 (3)本文以质量等效为原则，，对传统舷侧结构外板进行SPS复合夹层板替换，并对舷侧三个特征碰撞位置进行碰撞仿真分析。船舶发生碰撞时，舷侧外板吸能占结构总吸能比重很大，因此需要增加结构外板刚度以提高舷侧外板吸能能力，进而提高船舶舷侧耐撞性能。 (4)文中以调整结构刚度分布为思路，在波纹纵绗型舷侧结构的基础上，将舷侧外板替换为具有相对更大刚度和更小质量的钢-聚氨酯复合夹层板，并对该新型结构和传统结构进行了碰撞数值仿真模拟分析。该设计其实使舷侧结构的刚度沿舷侧向外部转移。
【关键词】：波纹型纵绗 SPS复合板 聚氨酯实验 碰撞仿真 结构耐撞性
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661.42;U663.3
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 船舶碰撞研究内容及研究现状10-15
• 1.2.1 Minorsky 公式及其修正11-12
• 1.2.2 外部机理和内部机理研究12
• 1.2.3 实船实验研究12-14
• 1.2.4 数值仿真技术14-15
• 1.3 SPS 船舶舷侧耐撞结构研究15-19
• 1.3.1 船舶耐撞结构设计概述15-16
• 1.3.2 夹层板结构研究现状16-17
• 1.3.3 SPS 夹层板研究现状17-19
• 1.4 本文主要工作及创新点19-21
• 第2章 碰撞非线性有限元方法及理论21-44
• 2.1 非线性有限元分析方法21-29
• 2.1.1 隐式积分法21-22
• 2.1.2 显式时间积分法22-24
• 2.1.3 接触算法24-25
• 2.1.4 摩擦算法25
• 2.1.5 沙漏控制25-26
• 2.1.6 LS-DYNA 材料模型26-29
• 2.2 夹层结构力学理论及大变形数值计算29-34
• 2.2.1 夹层板平衡方程30-32
• 2.2.2 夹层板应变位移关系32-34
• 2.3 复合夹层板大变形数值计算34-40
• 2.3.1 大变形基本理论34-37
• 2.3.2 大变形动力学数值计算方法37-40
• 2.3.3 大变形动力学有限元基本解法与求解过程40
• 2.4 SPS 钢-聚氨酯夹层板40-44
• 第3章 SPS 层合板结构力学性能实验44-54
• 3.1 聚氨酯材料拉伸压缩实验44-46
• 3.1.1 聚氨酯材料轴向拉伸实验44-45
• 3.1.2 聚氨酯柱体压缩实验45-46
• 3.2 夹层板撞击试验46-53
• 3.2.1 试样结构尺寸的确定47-48
• 3.2.2 铅球冲击实验48-49
• 3.2.3 数值仿真与实验结果对比分析49-53
• 3.3 本章小结53-54
• 第4章 波纹型纵桁型舷侧耐撞结构研究54-82
• 4.1 引言54-55
• 4.2 波纹型双壳舷侧耐撞结构耐撞性能分析55-81
• 4.2.1 双壳舷侧碰撞仿真模型55-59
• 4.2.2 性能分析59-81
• 4.3 本章小结81-82
• 第5章 SPS-波纹纵桁型舷侧结构耐撞性能研究82-108
• 5.1 引言82
• 5.2 SPS 舷侧结构与传统舷侧结构耐撞性能对比82-94
• 5.2.1 SPS 双壳舷侧结构模型82-83
• 5.2.2 SPS 舷侧结构与传统舷侧结构耐撞性对比83-93
• 5.2.3 本节小结93-94
• 5.3 SPS-波纹纵桁型舷侧结构耐撞性能94-106
• 5.3.1 SPS-波纹纵桁型结构碰撞模型94-95
• 5.3.2 SPS-波纹纵桁型结构与传统舷侧结构耐撞性对比95-106
• 5.3.3 本节小结106
• 5.4 本章小结106-108
• 第6章 结论及展望108-109
• 参考文献109-113
• 攻读硕士期间发表的学术论文或专利113-114
• 致谢114-115
• 详细摘要115-120

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 廖祖伟,刘情杰,田志敏;钢板-泡沫材料复合夹层板抗爆性能试验研究[J];地下空间与工程学报;2005年03期

2 王自力,顾永宁;船舶碰撞动力学过程的数值仿真研究[J];爆炸与冲击;2001年01期

3 王自力,顾永宁;提高VLCC侧向抗撞能力的一种新式双壳结构[J];船舶力学;2002年01期

4 胡志强,崔维成;船舶碰撞机理与耐撞性结构设计研究综述[J];船舶力学;2005年02期

5 姚熊亮;侯明亮;李青;李克杰;;Y型舷侧结构抗冲击性能数值仿真实验研究[J];哈尔滨工程大学学报;2006年06期

6 卢子兴;聚氨酯泡沫塑料拉伸本构关系及其失效机理的研究[J];航空学报;2002年02期

7 单成林;;聚氨酯-钢板夹层结构正交异性桥面板力学性能分析[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2010年04期

8 胡时胜,刘剑飞,王梧;硬质聚氨酯泡沫塑料本构关系的研究[J];力学学报;1998年02期

9 任志刚,楼梦麟,田志敏;聚氨酯泡沫复合夹层板抗爆特性分析[J];同济大学学报(自然科学版);2003年01期

10 赵静;马增琦;;聚氨酯泡沫复合夹层板的动力有限元方法[J];四川建筑;2006年02期

本文编号：1072997