船舶—层冰和船舶—冰山碰撞数值模拟研究

发布时间：2021-08-08 10:20

　　近些年来,全球气温的升高导致极地地区冰区覆盖面积减小,北方航路通航成为现实。北极以重要的战略地位以及拥有丰富天然气、油气资源的极大优势成为世界各国争相抢夺的重要区域。当船舶在极地航行、进行各项开采活动时,无法避免与海冰相互接触,若船舶在与海冰碰撞过程中发生破损,不但会危害船上人员生命安全,还会导致油气泄漏,严重污染海洋环境,同时造成了巨大财产经济损失。船舶与海冰的碰撞研究在近些年中已经成为一个研究热点。由于上述原因,本文在应用非线性有限元程序LS-DYNA的基础上,进行了船舶与海冰的碰撞研究。论文举例介绍了在极地航行中出现的灾难事故,强调研究冰载荷对船舶安全的重要性,重点总结了目前研究冰载荷的主要方法和现状,并进行全文工作的具体介绍。整个论文工作分为船舶-层冰和船舶-冰山碰撞研究两个部分。在船舶-层冰碰撞研究中,作者使用了近几年来刚刚兴起的粘聚单元方法,着重介绍此方法在研究层冰问题上的优势,探究了整个方法构建层冰模型的思想,同时研究了在不同船速下的冰阻力变化规律。大面积浮冰在与船舶或者结构物相互作用时会产生堆积、爬坡行为,以往的研究方法在模拟堆积现象时有很大的弊端。作者应用粘聚单元方法... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 经验公式和解析方法
        1.2.2 模型及实船试验方法
        1.2.3 数值方法
    1.3 本文研究内容
2 LS-DYNA非线性有限元基本理论
    2.1 非线性有限元
    2.2 LS-DYNA软件基础理论
    2.3 LS-DYNA软件碰撞基本算法
    2.4 LS-DYNA求解算法
        2.4.1 拉格朗日算法
        2.4.2 欧拉算法
        2.4.3 ALE算法
    2.5 本章小结
3 粘聚单元法及破冰阻力公式
    3.1 粘聚单元法
    3.2 Jeong破冰阻力公式
    3.3 Keinonen公式
    3.4 本章小结
4 船舶-层冰碰撞研究
    4.1 船舶和海冰模型设置
    4.2 计算结果
    4.3 船舶层冰碰撞堆积现象模拟
    4.4 弹性基近似模拟浮力
    4.5 本章小结
5 船舶-冰山碰撞研究
    5.1 LS-DYNA中静水压力模拟
    5.2 单一冰块漂浮模拟
    5.3 船舶舷侧-球形冰山碰撞研究
        5.3.1 计算模型
        5.3.2 材料模型
        5.3.3 网格尺寸
        5.3.4 模拟工况
        5.3.5 碰撞过程现象分析
        5.3.6 碰撞速度分析
        5.3.7 应力分析
        5.3.8 各个工况碰撞力峰值结果
        5.3.9 结论
    5.4 全尺度船舶-冰山碰撞数值模拟
        5.4.1 冰山网格收敛性分析
        5.4.2 船舶-冰山碰撞分析
        5.4.3 水在碰撞过程中的影响作用分析
    5.5 本章小结
6 结论以及展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3329776