碰撞损伤船舶极限强度非线性有限元分析方法研究

发布时间：2017-10-05 03:16

  本文关键词：碰撞损伤船舶极限强度非线性有限元分析方法研究

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【摘要】：船舶极限强度作为衡量船舶结构抵抗破坏的一种能力,自从在2006年船舶共同规范颁布之后就成为一项对船舶结构极限承载能力进行描述的重要指标。船舶运营过程中难免会发生事故,而其中碰撞事故占据大多数。通过对碰撞损伤船舶极限强度的分析研究,可以对碰撞损伤船舶的结构安全性有更加准确的判断。本文对碰撞损伤船舶极限强度进行了研究,并且考虑了碰撞损伤区域几何变化、力学性能变化对极限强度的影响,提出了一种碰撞损伤船舶极限强度的非线性有限元分析方法。本文首先分析研究了目前最为常用的四种船舶极限强度计算方法,对不同方法的原理和计算流程有了一定的了解,确定使用非线性有限元法来计算,并使用船舶共同规范中所采用的简化逐步破坏法来做对比。本文建立了碰撞损伤有限元模型的实例,确定了提取碰撞损伤区域单元材料属性、节点位移的程序,并通过程序转换为有限元建模命令,建立了碰撞损伤区域的有限元模型。在使用非线性有限元法计算得到了碰撞损伤船舶转角弯矩曲线之后,本文分别计算得到了完整船舶非线性有限元法的转角弯矩曲线,和简化逐步破坏法计算的完整船舶及碰撞损伤船舶的转角弯矩曲线。将不同方法计算的不同情况下的结果进行对比,得到了结论。本文提出的碰撞损伤船舶极限强度的非线性有限元分析方法,可以相对准确分析船体结构中因碰撞带来的损伤,例如塑性变形、屈曲、断裂等对极限强度的影响,结果也较为合理。对破损船舶极限强度的分析计算方法提供了补充。
【关键词】：碰撞损伤船舶 极限强度 非线性有限元分析
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-11
• 1.1 船舶剩余极限强度研究现状8-9
• 1.2 碰撞损伤船舶极限强度的研究思路9-11
• 2 船舶极限强度分析方法研究11-21
• 2.1 直接计算法11-13
• 2.2 简化逐步破坏法13-19
• 2.2.1 单元的划分14-15
• 2.2.2 单元的特性曲线15-17
• 2.2.3 简化逐步破坏法计算程序的编制17-19
• 2.3 非线性有限元法19
• 2.4 理想结构单元法19-20
• 2.5 本章小结20-21
• 3 碰撞损伤有限元模型的建立21-33
• 3.1 碰损模型的建立方法21-22
• 3.2 船舶碰撞模拟的研究方法22-23
• 3.3 船舶碰撞损伤有限元模型建立方法23-24
• 3.4 船舶碰撞模拟及碰撞损伤有限元模型建立实例24-32
• 3.4.1 碰撞模拟有限元模型24-25
• 3.4.2 碰撞模型的材料属性25-27
• 3.4.3 碰撞模拟27-28
• 3.4.4 碰撞结果的提取28-30
• 3.4.5 破损有限元模型的建立30-32
• 3.5 本章小结32-33
• 4 碰撞损伤船舶极限强度的非线性有限元分析33-47
• 4.1 碰撞模拟35-36
• 4.2 建立碰撞损伤有限元模型36-40
• 4.3 碰损模型极限强度的非线性有限元计算40-46
• 4.3.1 固定转角的计算40-43
• 4.3.2 生死单元法43-44
• 4.3.3 转角弯矩曲线的绘制44-46
• 4.4 本章小结46-47
• 5 碰撞损伤船舶极限强度分析方法对比47-57
• 5.1 完整船体极限强度的计算47-50
• 5.1.1 简化逐步破坏法的结果47-48
• 5.1.2 非线性有限元法的计算48-50
• 5.2 碰撞损伤船舶极限强度的计算50-52
• 5.2.1 简化逐步破坏法的结果50-51
• 5.2.2 非线性有限元法的结果51-52
• 5.3 不同条件下分析结果的对比52-55
• 5.3.1 完整船舶与碰撞损伤船舶的分析结果对比52-54
• 5.3.2 非线性有限元法与简化逐步破坏法的结果对比54-55
• 5.4 本章小结55-57
• 6 总结与展望57-59
• 参考文献59-61
• 致谢61-62

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本文编号：974448