考虑动态效应的船舶结构强度衡准研究
发布时间：2021-07-19 16:11
船舶在其整个的运营航行周期中,经常承受各种复杂的外部载荷作用,而动态载荷占了相当部分。考虑动态效应下的船舶结构响应与静态或准静态响应规律差别很大。针对承受动态载荷的船舶与海洋结构物,目前国内外船级社规范使用评估方法大多基于准静态等效法则。虽然准静态评估方法与结构的永久变形和塑性承载能力有一定的内在联系,但它忽略了材料的动态失效特性以及动态载荷的时间特征。用准静态评估方法对考虑动态效应后的船舶结构强度进行校核不能全面地反映其真实的受力状态和破坏模式。为了研究一种考虑材料的动态行为和载荷的时间特征下船舶结构的强度衡准,本文开展了以下几方面的研究工作:1)对材料力学和动力学相关理论进行了归纳和整理,对钢材料动态力学性能及船体结构动态响应评估方法的研究现状进行了总结。2)针对承受动态载荷作用的船舶与海洋结构物,对其结构动态响应分析中涉及到的基本理论进行了阐述,对接触碰撞过程、流固耦合分析理论、考虑应变率效应的船体结构材料模型、沙漏问题等进行了说明。3)针对船-冰碰撞过程,运用非线性有限元仿真软件LS-DYNA进行了求解,得出了船体结构所受碰撞力的时间历程和结构响应,并对船-冰碰撞过程的结构响应...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
接触碰撞罚函数法3)确定从节点n在主面上的接触点c坐标
图 2.3 碰撞过程沙漏现象示意图采用施加内部节点力的方法来抵消掉沙漏力，如下所示。41( 1, 2,3; 1, 2,3...8)ik k ij jkjf a h i k (k 为自定义系数，ijh 为沙漏模态的模，jk 为沙漏模态。单点积分法不可避免会产生沙漏能，但若沙漏能占系统峰值能量比例小于生沙漏现象的区域距离研究目标较远时，此时计算结果都具有较高的可小结针对承受动态载荷作用的船舶与海洋结构物，对其结构动态响应分析中涉论进行了阐述，对接触碰撞过程、流固耦合分析理论、考虑应变率效应的模型、沙漏问题等进行了说明。本课题后续将针对船-冰碰撞作用下的船 LS-DYNA 解决动力学问题的优势展开对船体结构的动态响应特征的研究
图 3.1 船-冰碰撞仿真模型3.2.2 模型材料属性(1) 船体结构船-冰碰撞过程中，二者相互作用产生高应力，船体材料可能超过弹性极限而发生塑性变形。另一方面，船体受到冰载荷的冲击作用，结构之间的作用时间短，材料可能会发生高应变率的情况，因此船体材料应采用考虑应变率的分段线性弹塑性材料[44]。该模型采用 Cowper-Symonds 模型来考虑应变率的影响，用一组线段来模拟金属硬化过程中的应力-应变曲线，具有较高的精确度。考虑应变率后的屈服应力静态屈服应力间的关系方程如下： 1, ( ) 1PPP P Peffy eff eff y effC (3-1)式中，C 和 P 为应变率参数， ( )Py eff 为不考虑应变率时的静态屈服应力， ( )Py eff
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船全船冲击环境数值预报方法研究[J]. 崔杰,李烨,陈莹玉,周塞北,宋红宝. 振动与冲击. 2015(17)
[2]基于修正CS模型的船用低碳钢动态力学性能研究[J]. 李营,李晓彬,吴卫国,徐双喜,孔祥韶. 船舶力学. 2015(08)
[3]船首外飘砰击强度直接计算[J]. 于鹏垚,任慧龙,冯国庆,李辉,徐英博. 中国造船. 2015(01)
[4]基于修正CS模型的船用945钢冲击性能研究[J]. 李营,吴卫国,汪玉,杜志鹏,李晓彬,张玮. 中国造船. 2014(03)
[5]考虑应变率效应的船体板格冲击动力响应与结构失效准则研究[J]. 宋嘉佳,薛鸿祥,唐文勇. 船舶工程. 2014(04)
[6]薄膜型LNG液舱晃荡压力与结构响应试验[J]. 祁恩荣,庞建华,徐春,王德禹,蔡忠华,陈小平. 舰船科学技术. 2011(04)
[7]Q345钢材动态力学性能研究[J]. 于文静,史健勇,赵金城. 建筑结构. 2011(03)
[8]高强度船体结构钢DH36的动态力学性能研究[J]. 郭伟国,史飞飞,刘凤亮. 兵工学报. 2009(S2)
[9]450MPa级船用钢冲击实验研究及Cowper-Symonds本构模型（英文）[J]. 陈志坚,袁建红,赵耀. 船舶力学. 2007(06)
[10]921A钢动态屈服应力的实验研究[J]. 朱锡. 海军工程学院学报. 1991(02)
博士论文
[1]船舶局部砰击载荷与结构响应计算方法研究[D]. 于鹏垚.哈尔滨工程大学 2016
[2]水下爆炸与波浪载荷作用下船体结构动力计算研究[D]. 张文鹏.大连理工大学 2013
[3]闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究[D]. 李志斌.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]冰材料模型与局部形状对船冰碰撞影响研究[D]. 高岩.上海交通大学 2015
[2]基于非线性有限元方法的船舶—冰层碰撞数值研究[D]. 王健伟.上海交通大学 2015
[3]考虑应变率效应的船体结构冲击动力响应与失效准则研究[D]. 宋嘉佳.上海交通大学 2014
[4]船桥碰撞防护及其影响因素研究[D]. 叶爱权.江苏科技大学 2013
[5]船舶与海洋平台碰撞响应与结构损伤分析[D]. 福萍.哈尔滨工程大学 2011
[6]小型艇舷侧耐撞结构研究[D]. 高嵩.上海交通大学 2011
[7]冲击载荷作用下船体结构的非线性动力响应分析[D]. 王珊.天津大学 2010
[8]潜器耐压结构碰撞响应与强度评估方法研究[D]. 林一.哈尔滨工程大学 2010
[9]三峡库区双壳油船碰撞仿真与研究[D]. 喻之凯.武汉理工大学 2008
[10]船舶舷侧结构碰撞性能研究[D]. 陶亮.大连理工大学 2006
本文编号：3291007
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
接触碰撞罚函数法3)确定从节点n在主面上的接触点c坐标
图 2.3 碰撞过程沙漏现象示意图采用施加内部节点力的方法来抵消掉沙漏力，如下所示。41( 1, 2,3; 1, 2,3...8)ik k ij jkjf a h i k (k 为自定义系数，ijh 为沙漏模态的模，jk 为沙漏模态。单点积分法不可避免会产生沙漏能，但若沙漏能占系统峰值能量比例小于生沙漏现象的区域距离研究目标较远时，此时计算结果都具有较高的可小结针对承受动态载荷作用的船舶与海洋结构物，对其结构动态响应分析中涉论进行了阐述，对接触碰撞过程、流固耦合分析理论、考虑应变率效应的模型、沙漏问题等进行了说明。本课题后续将针对船-冰碰撞作用下的船 LS-DYNA 解决动力学问题的优势展开对船体结构的动态响应特征的研究
图 3.1 船-冰碰撞仿真模型3.2.2 模型材料属性(1) 船体结构船-冰碰撞过程中，二者相互作用产生高应力，船体材料可能超过弹性极限而发生塑性变形。另一方面，船体受到冰载荷的冲击作用，结构之间的作用时间短，材料可能会发生高应变率的情况，因此船体材料应采用考虑应变率的分段线性弹塑性材料[44]。该模型采用 Cowper-Symonds 模型来考虑应变率的影响，用一组线段来模拟金属硬化过程中的应力-应变曲线，具有较高的精确度。考虑应变率后的屈服应力静态屈服应力间的关系方程如下： 1, ( ) 1PPP P Peffy eff eff y effC (3-1)式中，C 和 P 为应变率参数， ( )Py eff 为不考虑应变率时的静态屈服应力， ( )Py eff
【参考文献】：
期刊论文
[1]舰船全船冲击环境数值预报方法研究[J]. 崔杰,李烨,陈莹玉,周塞北,宋红宝. 振动与冲击. 2015(17)
[2]基于修正CS模型的船用低碳钢动态力学性能研究[J]. 李营,李晓彬,吴卫国,徐双喜,孔祥韶. 船舶力学. 2015(08)
[3]船首外飘砰击强度直接计算[J]. 于鹏垚,任慧龙,冯国庆,李辉,徐英博. 中国造船. 2015(01)
[4]基于修正CS模型的船用945钢冲击性能研究[J]. 李营,吴卫国,汪玉,杜志鹏,李晓彬,张玮. 中国造船. 2014(03)
[5]考虑应变率效应的船体板格冲击动力响应与结构失效准则研究[J]. 宋嘉佳,薛鸿祥,唐文勇. 船舶工程. 2014(04)
[6]薄膜型LNG液舱晃荡压力与结构响应试验[J]. 祁恩荣,庞建华,徐春,王德禹,蔡忠华,陈小平. 舰船科学技术. 2011(04)
[7]Q345钢材动态力学性能研究[J]. 于文静,史健勇,赵金城. 建筑结构. 2011(03)
[8]高强度船体结构钢DH36的动态力学性能研究[J]. 郭伟国,史飞飞,刘凤亮. 兵工学报. 2009(S2)
[9]450MPa级船用钢冲击实验研究及Cowper-Symonds本构模型（英文）[J]. 陈志坚,袁建红,赵耀. 船舶力学. 2007(06)
[10]921A钢动态屈服应力的实验研究[J]. 朱锡. 海军工程学院学报. 1991(02)
博士论文
[1]船舶局部砰击载荷与结构响应计算方法研究[D]. 于鹏垚.哈尔滨工程大学 2016
[2]水下爆炸与波浪载荷作用下船体结构动力计算研究[D]. 张文鹏.大连理工大学 2013
[3]闭孔泡沫铝及其夹芯结构的高温力学行为研究[D]. 李志斌.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]冰材料模型与局部形状对船冰碰撞影响研究[D]. 高岩.上海交通大学 2015
[2]基于非线性有限元方法的船舶—冰层碰撞数值研究[D]. 王健伟.上海交通大学 2015
[3]考虑应变率效应的船体结构冲击动力响应与失效准则研究[D]. 宋嘉佳.上海交通大学 2014
[4]船桥碰撞防护及其影响因素研究[D]. 叶爱权.江苏科技大学 2013
[5]船舶与海洋平台碰撞响应与结构损伤分析[D]. 福萍.哈尔滨工程大学 2011
[6]小型艇舷侧耐撞结构研究[D]. 高嵩.上海交通大学 2011
[7]冲击载荷作用下船体结构的非线性动力响应分析[D]. 王珊.天津大学 2010
[8]潜器耐压结构碰撞响应与强度评估方法研究[D]. 林一.哈尔滨工程大学 2010
[9]三峡库区双壳油船碰撞仿真与研究[D]. 喻之凯.武汉理工大学 2008
[10]船舶舷侧结构碰撞性能研究[D]. 陶亮.大连理工大学 2006
本文编号：3291007
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