双壳船体结构的耐撞性预报方法研究

发布时间：2022-12-09 03:29

　　随着国内外航运事业的发展,水上交通日益繁忙,船舶碰撞事故时有发生。船体的双壳结构形式可以提高船舶在航行中受外物撞击后的安全性,若碰撞事故发生,外壳板破裂后,内壳板能够保证船舱的水密性。目前的研究主要集中在外壳板的大变形和初始破裂,以及隔板的大变形上,对双壳结构外壳板破裂后的撕裂特征,外壳板和隔板的耦合作用以及内壳板损伤特征的研究较少。本文运用试验、数值模拟和解析三种方法研究了双壳船体结构受球鼻艏撞击至内壳板破裂这一损伤过程的耐撞性能,揭示了双壳船体结构各组成构件的损伤机理,提出了准确模拟双壳船体结构破坏过程的数值模拟方法和双壳船体结构的载荷预报方法。本文主要研究工作如下:首先,开展了外壳板模型撞击试验,研究了外壳板破裂后的撕裂特征。试验中,设计了球-柱-锥组合形式撞头,用以区分壳板大变形至初始破裂阶段和撕裂阶段;设计了不同类型的加筋板试件,用以研究加筋在抵抗碰撞中的作用。试验得到了各试件的撞击力-撞深曲线和变形破坏过程,揭示了外壳板的撕裂特征:相对于大变形至初始破裂阶段,壳板在撕裂阶段的吸能值较大,且加筋在撕裂阶段中抵抗碰撞的作用更显著;壳板内的裂纹属于张开型裂纹（“I”型裂纹）;撕裂... 

【文章页数】：169 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及研究意义
    1.2 船舶碰撞研究方法现状
    1.3 双壳船体结构的耐撞性研究
    1.4 本文的主要工作
2 外壳板破裂后撕裂特征的试验研究
    2.1 引言
    2.2 外壳板撞击试验设计
    2.3 试验结果
    2.4 试验发现和讨论
    2.5 本章小结
3 外壳板初始破裂和撕裂失效的数值模拟方法
    3.1 引言
    3.2 数值模拟的模型
    3.3 数值模拟结果
    3.4 新的数值模拟方法
    3.5 数值模拟关键问题的讨论
    3.6 本章小结
4 外壳板大变形至破裂和撕裂阶段的解析计算方法
    4.1 引言
    4.2 已有解析方法
    4.3 新的解析方法
    4.4 简化解析解验证
    4.5 解析解普适性分析
    4.6 本章小结
5 双壳结构损伤特征的试验和数值模拟研究
    5.1 引言
    5.2 双壳结构撞击试验
    5.3 双壳结构碰撞的数值模拟
    5.4 基于数值模拟的讨论
    5.5 本章小结
6 双壳结构耐撞性评估的解析计算方法
    6.1 引言
    6.2 双壳结构构件的耐撞性解析计算
    6.3 解析方法的验证
    6.4 缩尺效应
    6.5 本章小结
7 全文总结与展望
    7.1 全文总结
    7.2 本文创新点
    7.3 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表论文目录
附录2 攻读学位期间参加的主要科研项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶碰撞机理与耐撞性结构设计研究综述[J]. 胡志强,崔维成.  船舶力学. 2005(02)
[2]柔性、刚性球艏对双壳舷侧结构耐撞性能影响的研究[J]. 刘敬喜,胡紫剑,叶文兵.  中国舰船研究. 2008(05)
[3]内河双壳油船舷侧结构耐撞性分析[J]. 刘敬喜,叶文兵,徐建勇,胡紫剑.  中国造船. 2010(01)
[4]双壳船内外壳结构耐撞性试验与仿真研究[J]. 肖曙明,刘敬喜,王娜,朱加刚.  应用力学学报. 2013(02)
[5]双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较[J]. 刘元丹,刘敬喜,肖曙明,庄科挺,胡紫剑.  中国造船. 2012(03)
[6]船舶碰撞仿真失效准则比较[J]. 刘敬喜,崔濛,龚榆峰.  中国舰船研究. 2015(04)
[7]桥梁防船撞钢套箱的碰撞力快速估算[J]. 潘晋,张敏,许明财.  振动与冲击. 2014(08)
[8]强桁材结构在面内冲压载荷作用下的损伤变形机理研究[J]. 傅杰,刘昆,王自力.  工程力学. 2017(12)
[9]船首交叉单元压溃力的简化解析计算及应用修正[J]. 潘晋,黄诗雯,许明财.  中国造船. 2017(02)
[10]自升式平台管结构碰撞损伤机理研究[J]. 刘昆,高明星,俞同强,王自力.  船舶力学. 2018(05)

博士论文
[1]船舶碰撞载荷及结构响应分析方法研究[D]. 宋明.大连理工大学 2017

硕士论文
[1]海监船新型抗碰撞舷侧结构型式试验与仿真研究[D]. 崔濛.华中科技大学 2015
[2]船体桁材在碰撞与搁浅中的结构变形机理及FPSO舷侧结构抗撞性能研究[D]. 高振国.上海交通大学 2015
[3]船舶搁浅于台型礁石场景下双层底主要构件骨材的损伤机理研究[D]. 于兆龙.上海交通大学 2014
[4]典型船舶舷侧结构耐撞性能研究[D]. 叶文兵.华中科技大学 2008
[5]船桥碰撞机理及桥墩防护装置研究[D]. 潘晋.武汉理工大学 2003



本文编号：3714728