北极航道船舶与浮冰碰撞研究

发布时间：2017-05-06 08:01

  本文关键词：北极航道船舶与浮冰碰撞研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,北极航道开通给国际海运业带来巨大的机遇,同时也带来了一定的风险和挑战。船舶在北极航行时往往会遇到和浮冰碰撞的问题。船舶碰撞造成的后果往往是非常巨大的。基于船舶碰撞的安全性考虑,本文主要研究了船舶和浮冰碰撞的主要影响因素。并且以16万吨级原油船为研究对象,利用通用有限元软件ANSYS建立有限元模型和显式动力分析软件LS-DYNA来模拟仿真碰撞过程,分析了不同碰撞速度、不同浮冰的厚度、不同碰撞角度以及不同摩擦系数等因素对碰撞过程的影响。本文的研究内容主要包括以下几个方面。 首先,本文简要分析了论文研究的背景和意义以及国内外关于船舶与浮冰碰撞问题的研究现状。 其次,本文研究了船舶和浮冰碰撞有关的有限元理论基础知识,以及船舶和浮冰碰撞的相关材料模型和失效准则。 再次,研究了船舶和浮冰碰撞的理论,运用ANSYS软件建立了分析模型,并且用LS-DYNA软件进行了模拟仿真,得到碰撞力、结构变形、结构吸能等结果。 最后,对数据结果进行分析总结,并且分析了本文工作的不足之处,展望了未来的工作。
【关键词】：船舶 碰撞 浮冰 有限元法 LS-DYNA
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U661;U676.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-15
• 1.1 论文研究的背景和意义9-11
• 1.2 船舶碰撞概述11-12
• 1.3 国内外研究现状12-14
• 1.4 本文研究内容14-15
• 2 有限元基本理论15-33
• 2.1 有限元方法介绍15
• 2.2 有限元方法的发展过程15-17
• 2.3 LS-DYNA软件简介17-21
• 2.3.1 LS-DYNA的功能17
• 2.3.2 LS-DYNA算法基础17-20
• 2.3.3 沙漏控制20-21
• 2.4 显式分析理论21-24
• 2.4.1 非线性分析基础21-22
• 2.4.2 显式积分22
• 2.4.3 显式积分求解方法22-24
• 2.5 接触-碰撞24-25
• 2.5.1 接触方式24
• 2.5.2 接触碰撞的基本算法24-25
• 2.6 相关的材料模型和失效准则25-29
• 2.6.1 线弹性材料模型25-26
• 2.6.2 刚体模型26
• 2.6.3 弹塑性流动材料模型26-27
• 2.6.4 材料应变率敏感性对结构碰撞性能的影响27-28
• 2.6.5 材料的失效准则28-29
• 2.7 弹塑性材料的特性描述29-33
• 2.7.1 屈服准则29-31
• 2.7.2 流动准则31
• 2.7.3 强化法则31-33
• 3 船舶与浮冰碰撞的解析法和有限元法33-53
• 3.1 船舶和浮冰碰撞的解析法33-41
• 3.2 船舶与浮冰碰撞的一般有限元方程41-42
• 3.3 船舶和浮冰碰撞常见的数值仿真方法42-46
• 3.3.1 流固耦合法42-43
• 3.3.2 附加水质量法43-44
• 3.3.3 等效船体梁法44-46
• 3.4 有限元模型的建立46-53
• 3.4.1 船舶模型46-48
• 3.4.2 浮冰模型48-50
• 3.4.3 整体模型50
• 3.4.4 有限元模型的网格划分50-51
• 3.4.5 最小时间步长处理51-52
• 3.4.6 生成PART52
• 3.4.7 K文件处理52
• 3.4.8 结果输出52-53
• 4 碰撞结果分析53-83
• 4.1 初始撞击速度的影响53-57
• 4.1.1 碰撞方案53
• 4.1.2 碰撞力53-56
• 4.1.3 结构吸能56-57
• 4.1.4 浮冰损伤变形57
• 4.2 浮冰厚度的影响57-62
• 4.2.1 碰撞方案57-58
• 4.2.2 碰撞力58-61
• 4.2.3 结构吸能61-62
• 4.2.4 浮冰损伤变形62
• 4.3 碰撞角度的影响62-67
• 4.3.1 浮冰倾斜方案62-63
• 4.3.2 碰撞力63-66
• 4.3.3 结构吸能66-67
• 4.3.4 浮冰损伤变形67
• 4.4 摩擦系数的影响67-73
• 4.4.1 碰撞方案67-68
• 4.4.2 碰撞力68-71
• 4.4.3 结构吸能71-72
• 4.4.4 浮冰损伤变形72-73
• 4.5 浮冰转动的影响73-77
• 4.5.1 碰撞方案73-74
• 4.5.2 碰撞力74-76
• 4.5.3 结构吸能76
• 4.5.4 浮冰损伤变形76-77
• 4.6 碰撞角度的影响77-81
• 4.6.1 碰撞方案77
• 4.6.2 碰撞力77-80
• 4.6.3 结构吸能80-81
• 4.6.4 浮冰损伤变形81
• 4.7 构件的吸能情况81-83
• 结论83-85
• 参考文献85-87
• 读硕士学位期间发表学术论文情况87-88
• 致谢88-89

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