SPS覆层船艏局部加强结构的抗砰击性能仿真分析

发布时间：2024-12-27 06:31

　　 [目的]SPS夹层板具有优越的抗冲击性能,可应用于船艏局部加强设计中,以提升船艏的抗砰击性能。[方法]采用非线性有限元软件LS-DYNA,分析基于质量相当原则设计的SPS覆层船艏在外飘砰击载荷作用下的结构吸能、应力等力学行为,并与传统钢质船艏的吸能特性进行对比分析。[结果]研究结果表明,SPS覆层船艏的总体比吸能峰值与钢质船艏相比提升了18.2%;SPS覆层外板是船艏的主要吸能组件,与钢质外板相比,SPS覆层外板组件的比吸能峰值最大增幅为41.3%;SPS覆层船艏的内部板架应力峰值更小。[结论]将SPS覆层应用于船艏局部加强能显著提升结构的吸能效果,缓冲砰击载荷,降低内部结构应力,保障结构安全,是一种提高船艏总体砰击极限承载力的有效手段,研究结果可为高性能船舶设计制造提供参考。

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【部分图文】：

图1 船艏结构划分示意图

依据钢材厚度，将传统的钢质船艏划分为6个组件，图1所示为船艏结构划分示意图。由图1可知，船艏组件1、组件5和组件6组成船艏底板及舷侧外板。钢质船艏组件1、组件5和组件6的板材厚度分别为8,10和12mm。采用SPS夹层板替换船艏舷侧外板及底板（即组件1、组件5和组件6）。《钢夹....

图2 船艏外飘砰击有限元模型

外飘砰击三维船艏有限元模型如图2所示。船艏初始吃水为4.5m，初始垂向速度为10m/s。在计算分析中，建立考虑航速的三维船艏模型能够更真实地反应船艏外飘砰击过程[10]，因此，将船艏初始航速设置为15kn。船艏总体结构较复杂，采用层合板建模法可以满足一般精度，极大地提高计算....

图3 船艏总体比吸能对比

图3所示为2种船艏模型总体比吸能变化对比曲线。由图可知：在外飘砰击载荷作用下，SPS覆层局部加强船艏的比吸能曲线与钢质船艏的变化趋势一致，但SPS覆层船艏的总体比吸能明显优于传统钢质船艏。在砰击载荷作用的初始时间段，即t=0～9ms时刻，船艏的比吸能值迅速提升，其中SPS覆层船....

图4 船艏组件比吸能变化

图4所示为2种船艏模型不同组件（以组件1与组件5为例）的比吸能变化对比曲线。由图可以看出，SPS覆层船艏与钢质船艏外板同一组件的吸能曲线其变化趋势一致。与钢质船艏相比，采用SPS夹层板替换后，船艏外板组件1与组件5的吸能效果有明显的提升。表3给出了SPS覆层船艏和钢质船艏各组件与....

本文编号：4021280