圆柱耐压结构碰撞响应研究
发布时间：2021-11-13 03:41
当今世界经济迅猛发展,能源短缺已经成为各国政府最关心的经济因素。在传统石油产地的能源输出日渐衰弱的今天,许多国家把目光投向了浩瀚的海洋。随着现代文明的发展,人们开发海洋的速度不断加快,从近海到远海,从浅海到深海。潜水器作为人类认识海洋、开发海洋、保护海洋的有力工具,扮演着重要的角色。作为船舶与海洋工程领域研究的热点问题,碰撞是潜水器航行工作期间最为常见的事故。由于其储备浮力较小,且有外界静水压力的存在,使得潜器碰撞事故要比水面舰船的碰撞具有更大的危险性。基于上述原因,本文对圆柱耐压结构碰撞响应展开研究。通过有限元仿真技术,将潜器的碰撞研究分为水面碰撞和水下碰撞两个部分,分析不同碰撞参数对不同靶体下圆柱耐压结构碰撞响应的影响,并对水面、水下碰撞时发现的滞后特性进行相对的研究。主要研究工作如下:（1）归纳整理潜器外部/内部碰撞力学机理,介绍ANSYS/LS-DYNA数值仿真中的关键技术。总结了潜器碰撞过程中流体的处理方法,确定了潜器水面及水下航行作业时的附连水质量系数。（2）基于理论基础,确定圆柱耐压结构的单元类型、网格大小及材料的参数等,对圆柱耐压结构的碰撞问题进行数值仿真建模。（3）针...
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分潜艇碰撞事故
（a）圆柱耐压结构外壳 （b）圆柱耐压结构环肋骨图 2.2 圆柱耐压结构模型图Fig.2.2 Cylindrical pressure resistant structure model diagram2.4.2 单元介绍及算法选择2.4.2.1 LS-DYNA 主要单元介绍LS-DYNA 程序有多种类型的单元可供选择。可以选择使用低阶单元用于提高解决方案的效率，且这种单元具有良好的精度。本文中，所建立的碰撞仿真模拟模型主要用到壳单元和实体单元，在进行计算时，壳单元和实体单元都能通过沙漏粘性或者适当的增加刚度来避免零能模式的出现，两种单元都是可以完全矢量化的。由于所选用单元的特性，本次仿真模拟时对单元计算具有计算速度快、节省内存等优势。（1）SHELL163 薄壳单元SHELL163 薄壳单元有 4 节点四边形单元和 3 节点三角形单元两种形态，主要包含 4 种算法。表 2.4 壳单元主要算法
（c）模型 3 有限元模型 （f）模型 3 最大应力云图图 2.3 有限元模型及最大应力云图Fig.2.3 Finite element model and maximum stress cloud0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50.05.0E61.0E71.5E72.0E72.5E73.0E73.5E7碰N/时时/s模模1模模2模模3图 2.4 碰撞力-时间曲线Fig.2.4 Collision force-time history graph4.0E6模模1模模2
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜器耐压球壳结构开孔加强形式的对比分析[J]. 张航. 中外船舶科技. 2018(03)
[2]国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 于宇,李嘉琪. 材料开发与应用. 2018(03)
[3]水下航行体附加质量的计算方法[J]. 宋丽华. 水雷战与舰船防护. 2017(04)
[4]水下航行器附加质量数值计算方法[J]. 莫慧黠,党建军,罗凯,黄闯,黄标. 水下无人系统学报. 2017(04)
[5]TC4钛合金平板高速撞击损伤及弹道极限特性[J]. 惠旭龙,刘小川,王计真,白春玉. 科学技术与工程. 2017(11)
[6]船闸闸室结构的船-墙碰撞三维有限元分析[J]. 鄢亚军,陶桂兰. 水运工程. 2017(01)
[7]普通混凝土HJC本构模型参数确定[J]. 任根茂,吴昊,方秦,周建伟,龚自明. 振动与冲击. 2016(18)
[8]载人潜器开孔耐压球壳结构极限强度数值分析[J]. 王岩,刘润之,乐智斌. 中国水运(下半月). 2016(08)
[9]LS-DYNA软件对某半潜式海洋平台发生碰撞的分析[J]. 刘平,王林. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2015(05)
[10]岩石Holmquist-Johnson-Cook模型参数的确定方法[J]. 方秦,孔祥振,吴昊,龚自明. 工程力学. 2014(03)
博士论文
[1]深海耐压结构型式及稳定性研究[D]. 王林.中国舰船研究院 2011
硕士论文
[1]半潜式海洋平台在供应船碰撞下的结构响应研究[D]. 沈炜炜.江苏科技大学 2017
[2]船舶撞击作用下的重力式复合结构动力响应分析研究[D]. 吕小龙.中国海洋大学 2015
[3]耐压壳体结构的静动力学计算与可靠性分析[D]. 陈猛.河南科技大学 2015
[4]深潜耐压圆柱壳极限承载力研究[D]. 季林帅.江苏科技大学 2015
[5]船舶与自升式平台碰撞的动力特性研究[D]. 金梦菊.武汉理工大学 2013
[6]潜水器耐压壳结构稳定性分析与研究[D]. 靖海宏.武汉理工大学 2011
[7]深潜器耐压结构强度分析与优化设计[D]. 潘涛.哈尔滨工程大学 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]深水立管碰撞的有限元分析[D]. 陈云水.上海交通大学 2008
[10]淤泥土有限特征比本构模型研究[D]. 关炳朋.广东工业大学 2007
本文编号：3492248
【文章来源】：江苏科技大学江苏省
【文章页数】：111 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
部分潜艇碰撞事故
（a）圆柱耐压结构外壳 （b）圆柱耐压结构环肋骨图 2.2 圆柱耐压结构模型图Fig.2.2 Cylindrical pressure resistant structure model diagram2.4.2 单元介绍及算法选择2.4.2.1 LS-DYNA 主要单元介绍LS-DYNA 程序有多种类型的单元可供选择。可以选择使用低阶单元用于提高解决方案的效率，且这种单元具有良好的精度。本文中，所建立的碰撞仿真模拟模型主要用到壳单元和实体单元，在进行计算时，壳单元和实体单元都能通过沙漏粘性或者适当的增加刚度来避免零能模式的出现，两种单元都是可以完全矢量化的。由于所选用单元的特性，本次仿真模拟时对单元计算具有计算速度快、节省内存等优势。（1）SHELL163 薄壳单元SHELL163 薄壳单元有 4 节点四边形单元和 3 节点三角形单元两种形态，主要包含 4 种算法。表 2.4 壳单元主要算法
（c）模型 3 有限元模型 （f）模型 3 最大应力云图图 2.3 有限元模型及最大应力云图Fig.2.3 Finite element model and maximum stress cloud0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.50.05.0E61.0E71.5E72.0E72.5E73.0E73.5E7碰N/时时/s模模1模模2模模3图 2.4 碰撞力-时间曲线Fig.2.4 Collision force-time history graph4.0E6模模1模模2
【参考文献】：
期刊论文
[1]潜器耐压球壳结构开孔加强形式的对比分析[J]. 张航. 中外船舶科技. 2018(03)
[2]国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 于宇,李嘉琪. 材料开发与应用. 2018(03)
[3]水下航行体附加质量的计算方法[J]. 宋丽华. 水雷战与舰船防护. 2017(04)
[4]水下航行器附加质量数值计算方法[J]. 莫慧黠,党建军,罗凯,黄闯,黄标. 水下无人系统学报. 2017(04)
[5]TC4钛合金平板高速撞击损伤及弹道极限特性[J]. 惠旭龙,刘小川,王计真,白春玉. 科学技术与工程. 2017(11)
[6]船闸闸室结构的船-墙碰撞三维有限元分析[J]. 鄢亚军,陶桂兰. 水运工程. 2017(01)
[7]普通混凝土HJC本构模型参数确定[J]. 任根茂,吴昊,方秦,周建伟,龚自明. 振动与冲击. 2016(18)
[8]载人潜器开孔耐压球壳结构极限强度数值分析[J]. 王岩,刘润之,乐智斌. 中国水运(下半月). 2016(08)
[9]LS-DYNA软件对某半潜式海洋平台发生碰撞的分析[J]. 刘平,王林. 解放军理工大学学报(自然科学版). 2015(05)
[10]岩石Holmquist-Johnson-Cook模型参数的确定方法[J]. 方秦,孔祥振,吴昊,龚自明. 工程力学. 2014(03)
博士论文
[1]深海耐压结构型式及稳定性研究[D]. 王林.中国舰船研究院 2011
硕士论文
[1]半潜式海洋平台在供应船碰撞下的结构响应研究[D]. 沈炜炜.江苏科技大学 2017
[2]船舶撞击作用下的重力式复合结构动力响应分析研究[D]. 吕小龙.中国海洋大学 2015
[3]耐压壳体结构的静动力学计算与可靠性分析[D]. 陈猛.河南科技大学 2015
[4]深潜耐压圆柱壳极限承载力研究[D]. 季林帅.江苏科技大学 2015
[5]船舶与自升式平台碰撞的动力特性研究[D]. 金梦菊.武汉理工大学 2013
[6]潜水器耐压壳结构稳定性分析与研究[D]. 靖海宏.武汉理工大学 2011
[7]深潜器耐压结构强度分析与优化设计[D]. 潘涛.哈尔滨工程大学 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]深水立管碰撞的有限元分析[D]. 陈云水.上海交通大学 2008
[10]淤泥土有限特征比本构模型研究[D]. 关炳朋.广东工业大学 2007
本文编号：3492248
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