船舶碰撞码头靠船墩数值模拟及分析

发布时间：2021-05-24 12:51

　　近年来随着内河航运的发展,船舶与码头结构发生碰撞的事件时有发生,对公共财产和人身安全造成了严重威胁,因此对船舶与码头结构碰撞机理的研究具有重要的现实意义。本文利用ANSYS有限元软件建立了详细的船舶与码头靠船墩碰撞非线性有限元模型,并运用LS-DYNA程序对模型进行数值计算,对船舶-码头靠船墩碰撞受力机理、船舶撞击力和靠船墩响应等进行了分析,并与规范计算值进行了对比。论文主要内容及结论如下:（1）利用ANSYS/LS-DYNA建立船舶-码头靠船墩碰撞数值模型,对比分析了不同墩身材料时计算结果的差异。当靠船墩采用刚性或弹性材料模型时得到的撞击力偏大,且碰撞速度越大,撞击力峰值与实际情况间的差距越大,非线性混凝土材料模型能够更加准确地预测船舶撞击力。（2）对船-墩碰撞模型模拟得到的撞击力峰值受船舶载重和碰撞速度的影响情况进行了比较和分析,当撞击速度较小时,撞击力峰值随船舶载重的增加,其值增加的较明显,而对于碰撞速度为1.Om/s的情况,增加船舶载重对撞击力峰值没有显著影响;对于较重的船舶而言,撞击力峰值随碰撞速度增大的速率相对要慢于轻载船舶;在本次研究考虑的载重范围内,当撞击速度为1.Om... 

【文章来源】：长沙理工大学湖南省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 船舶碰撞理论的发展
        1.2.2 船舶碰撞计算方法的发展
    1.3 研究存在的不足
    1.4 主要研究内容
第二章 船舶碰撞靠船墩有限元方法
    2.1 ANSYS/LS-DYNA概述
        2.1.1 ANSYS/LS-DYNA的发展过程及应用领域
        2.1.2 ANSYS/LS-DYNA的功能特点
        2.1.3 ANSYS/LS-DYNA的计算流程
    2.2 LS-DYNA基本算法
    2.3 接触-碰撞的数值计算方法
        2.3.1 接触-碰撞算法概述
        2.3.2 接触-碰撞算法基本原理
        2.3.3 接触-碰撞算法的有限元实现
        2.3.4 接触类型
    2.4 特殊求解控制技术
        2.4.1 沙漏控制技术
        2.4.2 质量缩放
    2.5 本章小结
第三章 船-墩碰撞数值模拟与分析
    3.1 船-墩碰撞有限元建模及验证
        3.1.1 船舶非线性有限元模型
        3.1.2 码头靠船墩有限元模型
        3.1.3 非线性混凝土材料模型
        3.1.4 接触设置及沙漏控制
        3.1.5 附加水体质量
        3.1.6 船-墩碰撞数值模型验证
    3.2 墩身材料对船墩碰撞特性影响分析
    3.3 船舶载重和碰撞速度对船墩碰撞特性影响分析
        3.3.1 船舶载重对船墩碰撞特性影响分析
        3.3.2 碰撞速度对船墩碰撞特性影响分析
        3.3.3 船舶载重和碰撞速度对撞击力峰值的影响规律
    3.4 本章小结
第四章 船-护舷-墩碰撞数值模拟及分析
    4.1 船-护舷-墩碰撞有限元模拟
    4.2 橡胶护舷对船墩碰撞特性的影响分析
        4.2.1 撞击力及墩顶位移分析
        4.2.2 靠船墩应力及损伤分析
        4.2.3 系统能量分析
    4.3 橡胶护舷型式对船墩碰撞特性的影响
    4.4 本章小结
第五章 船-护舷-墩模型碰撞条件影响研究
    5.1 船舶载重和碰撞速度对船墩碰撞的影响
        5.1.1 船舶载重对船墩碰撞的影响
        5.1.2 撞击速度对船墩碰撞的影响
        5.1.3 船舶载重和碰撞速度对撞击力峰值的影响规律
    5.2 碰撞位置对船墩碰撞的影响
    5.3 碰撞角度对船墩碰撞的影响
    5.4 本章小结
第六章 两种碰撞模型的对比以及与规范值的比较
    6.1 船-墩碰撞数值模拟与规范值的比较分析
    6.2 船-墩碰撞模型与船-护舷-墩碰撞模型比较分析
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
附录A 攻读学位期间发表论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Mooney-Rivlin模型的车用橡胶衬套刚度计算及试验验证[J]. 梁良,李小勇,刘俊,巫世晶.  武汉大学学报(工学版). 2018(01)
[2]船舶碰撞问题研究综述[J]. 陈驰.  东北水利水电. 2016(04)
[3]两类船-桥碰撞力差异及桥梁结构响应分析[J]. 张景峰,李小珍,肖林,吕慧敏.  振动与冲击. 2016(04)
[4]考虑流体效应的船-桥碰撞数值模拟法研究[J]. 田力,黄飞.  工程力学. 2015(08)
[5]散货船与桥墩碰撞力的经验公式与数值模拟对比研究[J]. 潘晋,姜伟,许明财.  振动与冲击. 2012(19)
[6]橡胶Mooney-Rivlin模型中材料常数的确定[J]. 刘萌,王青春,王国权.  橡胶工业. 2011(04)
[7]上海港“2·3”船撞码头事故追踪[J]. 繁星.  中国远洋航务. 2011(03)
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硕士论文
[1]内河高桩码头船舶作用的船—护舷—码头复合模型研究[D]. 吉静.重庆交通大学 2017
[2]高桩码头的桩土耦合及船舶撞击的非线性动力学分析[D]. 杨迟.华南理工大学 2017
[3]船桥碰撞力仿真分析与模型试验研究[D]. 陶鹏.南京航空航天大学 2012
[4]高桩框架式码头在船舶撞击作用下动力响应分析[D]. 任启江.长沙理工大学 2011
[5]高桩码头船舶撞击力的动力分析[D]. 张颖.天津大学 2010



本文编号：3204223