海洋核动力平台搁浅损伤及剩余强度研究

发布时间：2017-09-27 14:04

  本文关键词：海洋核动力平台搁浅损伤及剩余强度研究

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【摘要】：海洋核动力平台可以为海洋石油开采和远海岛礁提供稳定的能源供给,随着不断加大对海洋的开发,人们对这种新的能源供给方式的需求日益增强,海洋核动力平台具有广阔的发展前景。但同时,海洋核动力平台中的放射性物质具有潜在的危险性,在设计、建造和运行的过程中必须坚持安全第一的原则。搁浅是各类船舶经常发生的海上事故之一,搁浅是指船舶底部结构与礁石、浅滩和沉船等海底障碍物之间发生接触碰撞的事故,一旦发生搁浅事故,可能会导致船体破损,物质泄漏,会造成巨大的经济损失和严重的环境污染,因此对船舶搁浅问题的研究具有非常重要的意义,尤其是对海洋核动力平台反应堆舱搁浅问题的研究。搁浅问题的研究是十分复杂的,影响搁浅的因素有很多,想要通过精确的理论模型得到完全的解析解几乎是不可能的,随着电子计算机技术的快速发展,非线性有限元法被广泛应用于船舶搁浅的研究中。本文在前人的研究基础上,利用ABAQUS对某海洋核动力平台反应堆舱搁浅的过程进行了数值仿真研究,并研究了结构搁浅损伤后的剩余强度问题。具体的研究内容如下：1、介绍了搁浅问题的研究背景和意义,并对搁浅和剩余强度问题的研究现状和研究方法做了总结;2、介绍了搁浅损伤的基本理论,包括搁浅过程中基本构件的各种失效模式,并给出了用于预测船舶搁浅力的经验公式,对非线性有限元技术的基本原理也做了介绍；3、对某海洋核动力平台的堆舱结构进行了搁浅模拟仿真,首先分析了模拟仿真的建模方法,并对有限元建模的一些关键技术做了详细介绍,然后对模型进行简化,通过仿真结果研究了结构的变形损伤、搁浅力的变化以及能量的吸收与转化情况；4、讨论了各种搁浅参数对结构的动力响应的影响,分别研究了结构开孔与否、不同礁石半顶角、不同摩擦系数和不同搁浅速度下搁浅力和能量吸收的变化情况；5、研究了海洋核动力平台搁浅损伤后的剩余强度,首先计算了海洋核动力平台双层底破损进水后的浮态变化,然后按照美国船级社双壳油船剩余强度校核规范并结合数值仿真结果对剩余强度进行了校核。
【关键词】：海洋核动力平台 反应堆舱 搁浅 数值仿真 剩余强度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U661.4;U674.38
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 海洋核动力平台搁浅问题的研究背景和意义10-12
• 1.2 搁浅问题的分类12-14
• 1.2.1 软搁浅13
• 1.2.2 硬搁浅13-14
• 1.3 搁浅问题的研究现状和方法14-16
• 1.3.1 研究现状14-15
• 1.3.2 研究方法15-16
• 1.4 剩余强度的研究状况和方法16
• 1.5 本文主要研究工作16-18
• 2 搁浅损伤基本理论及数值仿真技术18-29
• 2.1 搁浅损伤的解析法介绍18-22
• 2.1.1 构件的压溃强度18-21
• 2.1.2 构件的撕裂强度21-22
• 2.2 船舶搁浅力经验公式22-23
• 2.3 非线性有限元仿真计算原理23-28
• 2.3.1 简介23-24
• 2.3.2 非线性有限元控制方程24-26
• 2.3.3 显示有限元求解方法26-27
• 2.3.4 非线性有限元方法用于搁浅计算的准确性验证27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 3 海洋核动力平台搁浅动力响应的分析计算29-49
• 3.1 建模方法研究29-30
• 3.1.1 流固耦合法29
• 3.1.2 等效船体梁法29-30
• 3.1.3 附加水质量法30
• 3.2 有限元建模关键技术30-33
• 3.2.1 网格划分30
• 3.2.2 定义材料30-32
• 3.2.3 定义接触32-33
• 3.2.4 定义载荷和边界条件33
• 3.2.5 定义输出请求33
• 3.2.6 模型检查33
• 3.3 目标船舶选取33-35
• 3.4 搁浅仿真的主要参数35-36
• 3.5 数值仿真结果36-48
• 3.5.1 结构的损伤变形36-41
• 3.5.2 结构的等效应力41-45
• 3.5.3 结构的搁浅力45-46
• 3.5.4 结构的能量吸收46-48
• 3.6 本章小结48-49
• 4 搁浅参数对计算结果的影响分析49-60
• 4.1 结构开孔与否的影响49-51
• 4.1.1 搁浅方案49-50
• 4.1.2 计算结果分析50-51
• 4.2 礁石半顶角的影响51-55
• 4.2.1 搁浅方案51
• 4.2.2 计算结果分析51-55
• 4.3 摩擦系数的影响55-57
• 4.3.1 搁浅方案55
• 4.3.2 计算结果分析55-57
• 4.4 搁浅速度的影响57-59
• 4.4.1 搁浅方案57
• 4.4.2 计算结果分析57-59
• 4.5 本章小结59-60
• 5 海洋核动力平台搁浅损伤后的剩余强度研究60-72
• 5.1 船舶搁浅破损后的浮态计算60-64
• 5.1.1 计算浮态的两种基本方法60
• 5.1.2 破舱进水的舱室分类60-61
• 5.1.3 双层底进水后的浮态计算61-62
• 5.1.4 实船浮态计算62-64
• 5.2 载荷计算64-68
• 5.2.1 静水弯矩计算64-67
• 5.2.2 波浪附加弯矩计算67
• 5.2.3 总纵弯矩计算67-68
• 5.3 剩余强度校核68-71
• 5.3.1 许用最小剖面模数计算68
• 5.3.2 最小剩余剖面模数计算68-71
• 5.4 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-77
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况77-78
• 致谢78-79

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本文编号：930067