内河小型LNG船舶碰撞结构损伤数值研究
本文关键词：内河小型LNG船舶碰撞结构损伤数值研究
【摘要】：船舶碰撞是船舶在水上运输过程中经常遇到的事故之一,是指船舶在水上发生接触造成的损害事故。该类事故通常会引起船壳破裂、环境污染以及人员伤亡等后果。根据相关统计,船舶碰撞在水上交通事故中所占比例最大。近年来,随着航运业的迅猛发展,水上交通日益繁忙,船舶碰撞事故的影响越来越大,特别是对于国内逐渐开始发展的内河小型LNG船来说,船舶碰撞事故后果极为严重。因此,对船舶碰撞问题开展研究具有重要的意义,不仅有利于保护环境和生命安全,还可以为船舶航速的限制提供一定的理论依据。由于船舶在碰撞过程中存在结构大变形等非线性现象,导致相关研究十分复杂。目前随着科技的快速发展,越来越多的研究人员开始使用有限元法对船舶碰撞问题进行数值模拟研究。因此,本文在前人的研究基础之上,利用有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA对船舶在碰撞过程中的结构损伤进行研究。本文首先对船舶碰撞的概念、研究背景、研究意义以及现有的研究方法进行了简单的总结,并对选定的船舶碰撞数值研究方法及其基本理论做了介绍,接下来对本文采用的船舶碰撞数值建模过程做了具体介绍,之后针对本文研究对象确定目标船舶,建立了船舶碰撞的几何模型,并对其进行了网格划分、求解参数的设置以及输出结果的定义。在完成上述工作后,本文按照均匀设计实验方案进行了一系列的有限元计算,并将计算得到的数值结果导入后处理软件LS-Prepost中,得到了包括船舶结构的应变图、应力图以及能量变化曲线等在内的结果,在对这些数据进行回归分析之后,得到具有指导意义的船舶碰撞事故后果关系公式以及相关结论。
【关键词】：船舶碰撞 结构损伤 数值分析 回归分析
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.4
【目录】：
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 第1章 绪论9-12
- 1.1 研究背景及意义9-10
- 1.1.1 研究背景9
- 1.1.2 研究意义9-10
- 1.2 国内外研究现状10-11
- 1.3 本文主要研究内容11-12
- 第2章 船舶碰撞数值研究方法及理论基础12-20
- 2.1 现有的船舶碰撞数值研究方法12-13
- 2.1.1 流固耦合法12
- 2.1.2 等效船体梁法12-13
- 2.1.3 附加水质量法13
- 2.2 船舶碰撞数值研究方法的选取13-14
- 2.3 ANSYS/LS-DYNA有限元分析的理论基础14-19
- 2.3.1 有限元的发展及应用介绍14
- 2.3.2 ANSYS/LS-DYNA的介绍14
- 2.3.3 LS-DYNA理论基础14-18
- 2.3.4 材料模型及失效准则18-19
- 2.4 本章小结19-20
- 第3章 小型LNG船舶碰撞数值建模20-28
- 3.1 几何模型的建立20-24
- 3.1.1 参数的定义20-21
- 3.1.2 模型简化21
- 3.1.3 实体模型的建立21-24
- 3.2 模型的导入和前处理24-26
- 3.2.1 几何模型的导入24-25
- 3.2.2 数值模型在WB中的前处理25-26
- 3.3 求解参数的设置26-27
- 3.4 数值计算及后处理27
- 3.5 本章小结27-28
- 第4章 内河小型LNG船舶碰撞数值分析28-67
- 4.1 目标船舶的选取28-29
- 4.1.1 撞击船船型及吨位28-29
- 4.1.2 被撞船船型及吨位29
- 4.2 目标船舶有限元模型的建立29-37
- 4.2.1 小型LNG船相关规范要求29-30
- 4.2.2 建模方法30-31
- 4.2.3 材料定义31-32
- 4.2.4 参数取值32-34
- 4.2.5 网格划分34-35
- 4.2.6 船模概览35-37
- 4.3 碰撞方案37-40
- 4.3.1 均匀设计实验法38-39
- 4.3.2 本文实验方案设计39-40
- 4.4 碰撞结果后处理40-59
- 4.4.1 3wt散货船撞击2,000m~3LNG船(90°,5.5kn)41-50
- 4.4.2 3wt散货船撞击2,000m~3LNG船(90°,9kn)50-58
- 4.4.3 后处理结果汇总58-59
- 4.5 碰撞结果分析及总结59-66
- 4.5.1 外壳破裂临界速度60-61
- 4.5.2 内壳破裂临界速度61-62
- 4.5.3 均匀设计实验数据处理62-64
- 4.5.4 内外壳破裂临界速度与撞击船、被撞船吨位的关系64-66
- 4.6 本章小结66-67
- 第5章 结论与展望67-70
- 5.1 结论67-69
- 5.1.1 规律总结67-68
- 5.1.2 结论公式68-69
- 5.2 展望69-70
- 参考文献70-74
- 致谢74-75
- 作者简介75
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，本文编号：726728
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