冰撞载荷作用下夹层板抗冲击性能研究
发布时间：2021-07-03 06:03
极地资源的开采和航道的利用,如今成为人们对极地冰区研究的热点。但极地冰雪覆盖,其资源开采、科学考察及航道利用等,都不可避免的需要适用于极地航行的船舶。由于极地特殊的环境特点,极地冰区船舶面临诸多挑战,尤其是大量浮冰对船舶的不可预见的撞击破坏,对船舶的耐撞性能提出了更高的要求。复合结构,特别是夹层结构,因其具有高比强度,高比刚度以及隔热、隔声等诸多优点,广泛应用于修船、造船等领域。设计并研究新型船舶结构在冰撞载荷作用下的响应与损伤机理,对提高冰区船舶的耐撞性能设计等具有重要的现实意义。本文主要针对船用I型金属夹层板结构,采用有限元仿真方法,对冰撞载荷下船用金属夹层板的抗冲击性能开展了研究。主要研究内容包括:（1）基于不同区域海冰的力学性能与本构模型,提出了适用于本文研究的冰本构模型,并运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA验证了冰材料的准确性。（2）通过多种载荷工况下,如不同形状冰体以不同撞击速度撞击I型夹层结构的不同位置等,对比研究夹层板结构的损伤变形,碰撞力和吸能等特性,开展冰撞载荷参数影响研究,建立冰撞载荷与结构抗冲击性能之间的规律。（3）开展I型夹层板结构抗冰撞性能研究。首先在...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冰材料特性研究现状
1.2.2 船冰碰撞研究现状
1.2.3 新型夹层结构研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 冰材料特性研究
2.1 海冰力学性能
2.1.1 冰的弹性模量
2.1.2 冰的泊松比
2.2 用于海冰研究的力学本构模型
2.2.1 理想弹塑性模型
2.2.2 弹脆性模型
2.2.3 破坏准则
2.3 冰体材料特性仿真验证
2.3.1 数值模拟方法
2.3.2 显示动力分析法
2.3.3 失效设置
2.3.4 沙漏系数和阻尼系数
2.3.5 冰体碰撞有限元模型
2.3.6 结果验证
2.4 本章小结
第3章 冰撞过程与夹层板结构动态响应分析
3.1 夹层板模型
3.2 船体材料模型
3.3 船-冰碰撞性能评判标准
3.4 船用夹层板与冰体的碰撞过程研究
3.5 冰体形状对碰撞的影响
3.5.1 碰撞的损伤变形
3.5.2 碰撞力
3.5.3 能量吸收
3.6 撞击速度对碰撞的影响
3.6.1 碰撞的损伤变形
3.6.2 碰撞力
3.6.3 能量吸收
3.7 撞击位置对碰撞的影响
3.7.1 碰撞的损伤变形
3.7.2 碰撞力
3.7.3 能量吸收
3.8 本章小结
第4章 夹层板结构抗冰撞性能分析与参数研究
4.1 夹层板结构抗冰撞性能分析
4.2 几何参数对抗冰撞性能的影响分析
4.2.1 第一组夹层板碰撞力和吸能特性分析
4.2.2 第二组夹层板碰撞力和吸能特性分析
4.2.3 第三组夹层板碰撞力和吸能特性分析
4.2.4 夹层板厚度对抗冰撞性能的影响
4.3 材料参数对抗冰撞性能的影响
4.3.1 芯层材料的密度影响分析
4.3.2 芯层材料的弹性模量影响分析
4.3.3 芯层材料的屈服强度影响分析
4.3.4 芯层材料参数对抗冰撞性能的影响
4.4 本章小结
第5章 低温环境对夹层结构力学性能的影响分析
5.1 含焊缝结构的夹层板结构有限元模型
5.2 低温环境对焊缝结构的性能影响研究
5.2.1 弯曲强度
5.2.2 冲击韧性
5.3 本章小结
第6章 舷侧夹层替代结构抗冰撞研究
6.1 舷侧夹层结构的概念设计
6.2 有限元模型
6.3 新型夹层舷侧结构抗冰撞分析
6.3.1 结构损伤变形
6.3.2 碰撞力
6.3.3 结构吸能
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 本文主要内容与结论
7.2 进一步研究的工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3262019
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 冰材料特性研究现状
1.2.2 船冰碰撞研究现状
1.2.3 新型夹层结构研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 冰材料特性研究
2.1 海冰力学性能
2.1.1 冰的弹性模量
2.1.2 冰的泊松比
2.2 用于海冰研究的力学本构模型
2.2.1 理想弹塑性模型
2.2.2 弹脆性模型
2.2.3 破坏准则
2.3 冰体材料特性仿真验证
2.3.1 数值模拟方法
2.3.2 显示动力分析法
2.3.3 失效设置
2.3.4 沙漏系数和阻尼系数
2.3.5 冰体碰撞有限元模型
2.3.6 结果验证
2.4 本章小结
第3章 冰撞过程与夹层板结构动态响应分析
3.1 夹层板模型
3.2 船体材料模型
3.3 船-冰碰撞性能评判标准
3.4 船用夹层板与冰体的碰撞过程研究
3.5 冰体形状对碰撞的影响
3.5.1 碰撞的损伤变形
3.5.2 碰撞力
3.5.3 能量吸收
3.6 撞击速度对碰撞的影响
3.6.1 碰撞的损伤变形
3.6.2 碰撞力
3.6.3 能量吸收
3.7 撞击位置对碰撞的影响
3.7.1 碰撞的损伤变形
3.7.2 碰撞力
3.7.3 能量吸收
3.8 本章小结
第4章 夹层板结构抗冰撞性能分析与参数研究
4.1 夹层板结构抗冰撞性能分析
4.2 几何参数对抗冰撞性能的影响分析
4.2.1 第一组夹层板碰撞力和吸能特性分析
4.2.2 第二组夹层板碰撞力和吸能特性分析
4.2.3 第三组夹层板碰撞力和吸能特性分析
4.2.4 夹层板厚度对抗冰撞性能的影响
4.3 材料参数对抗冰撞性能的影响
4.3.1 芯层材料的密度影响分析
4.3.2 芯层材料的弹性模量影响分析
4.3.3 芯层材料的屈服强度影响分析
4.3.4 芯层材料参数对抗冰撞性能的影响
4.4 本章小结
第5章 低温环境对夹层结构力学性能的影响分析
5.1 含焊缝结构的夹层板结构有限元模型
5.2 低温环境对焊缝结构的性能影响研究
5.2.1 弯曲强度
5.2.2 冲击韧性
5.3 本章小结
第6章 舷侧夹层替代结构抗冰撞研究
6.1 舷侧夹层结构的概念设计
6.2 有限元模型
6.3 新型夹层舷侧结构抗冰撞分析
6.3.1 结构损伤变形
6.3.2 碰撞力
6.3.3 结构吸能
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 本文主要内容与结论
7.2 进一步研究的工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢
本文编号：3262019
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/chuanbolw/3262019.html
