极地船-冰碰撞下船体加筋板极限强度研究

发布时间：2024-07-05 06:31

　　随着极地资源和航线的大力开发,极地船-冰碰撞事故受关注程度与日俱增。并且极限承载力设计法作为衡量船体结构安全性的重要手段之一,能够将材料特性和结构允许塑性变形考虑在内,得到更加真实的安全边界。因此,开展极地船-冰碰撞下船体加筋板极限强度研究很有意义,研究成果能够提高极地船舶设计中船体结构的安全性和经济效益。本文针对极地船-冰碰撞动态过程中,考虑材料特性和凹陷损伤影响的加筋板极限强度开展全面深入的研究。为了准确地模拟极地船-冰碰撞,本文一方面进行了低温下极地船用钢动力本构关系的试验研究,另一方面进行了适用于船-冰碰撞问题研究的海冰本构模型二次开发及验证。在此基础上,提出考虑材料特性的加筋板极限强度计算方法,分析了不同温度和加载速率下加筋板极限强度的变化趋势。并结合多组典型船-冰碰撞工况下含碰撞凹陷损伤加筋板剩余极限强度的计算,探究了钢材低温、应变率效应和碰撞凹陷损伤对加筋板极限强度的影响规律。具体研究内容如下:(1)提出具有工程实用价值的考虑低温效应EH36钢动力本构模型。根据五种典型温度下EH36钢的准静态拉伸试验结果,拟合了温度降低对EH36钢屈服强度影响的关系式。根据多组低应变率下...

【文章页数】：109 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究发展现状
        1.2.1 海冰物理性质研究
        1.2.2 钢材力学性能研究
        1.2.3 冰区船舶极限强度研究
    1.3 本文研究内容和创新点
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 创新点
第2章 考虑低温效应EH36钢动力本构模型研究
    2.1 引言
    2.2 低温下EH36钢静力本构模型试验研究
        2.2.1 常温下EH36钢准静态拉伸试验研究
        2.2.2 低温下EH36钢准静态拉伸试验研究
    2.3 低温下EH36钢静力本构模型数值仿真验证
        2.3.1 EH36钢静力本构模型仿真验证
        2.3.2 EH36钢低温效应关系仿真验证
    2.4 EH36钢动力本构模型试验研究
        2.4.1 钢材动力本构模型
        2.4.2 试验要求
        2.4.3 试验试件
        2.4.4 试验装置及原理
        2.4.5 试验结果及动力本构关系
    2.5 EH36钢动力本构模型数值仿真验证
        2.5.1 MTS拉伸试验数值仿真
        2.5.2 SHPB冲击试验数值仿真
    2.6 考虑低温效应EH36钢动力本构模型
    2.7 本章小结
第3章 基于线弹性的多表面失效海冰本构模型研究
    3.1 引言
    3.2 海冰本构模型研究
        3.2.1 海冰本构模型理论研究
        3.2.2 多表面失效海冰本构模型
    3.3 多表面失效海冰材料二次开发
        3.3.1 LS-DYNA理论基础
        3.3.2 LS-DYNA本构算法
        3.3.3 海冰材料的二次开发
    3.4 多表面失效海冰本构模型验证
        3.4.1 球形冰撞击刚性板仿真验证
        3.4.2 柱形冰撞击舷侧板架仿真验证
    3.5 本章小结
第4章 考虑钢材低温和应变率效应的加筋板极限强度研究
    4.1 引言
    4.2 极限强度计算理论研究
        4.2.1 极限状态
        4.2.2 极限强度计算方法
    4.3 考虑材料特性的加筋板极限强度计算方法研究
        4.3.1 计算方法及衡量准则
        4.3.2 有限元仿真验证
    4.4 低温和应变率对加筋板极限强度影响研究
        4.4.1 有限元模型和边界条件
        4.4.2 计算结果分析
    4.5 本章小结
第5章 考虑船-冰碰撞凹陷损伤的加筋板极限强度研究
    5.1 引言
    5.2 规范内极限强度计算模型研究
        5.2.1 IACS规范中极限强度计算模型
        5.2.2 NK规范中极限强度计算模型
    5.3 船-冰碰撞凹陷损伤对加筋板极限强度影响研究
        5.3.1 基于船-冰碰撞的加筋板剩余极限强度计算方法
        5.3.2 有限元模型
        5.3.3 边界条件
        5.3.4 场景模拟
        5.3.5 计算结果分析
    5.4 船-冰多次碰撞下加筋板剩余极限强度研究
        5.4.1 场景模拟
        5.4.2 计算结果分析
    5.5 极地船-冰碰撞下加筋板极限强度计算模型研究
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及专利
致谢



本文编号：4001181