基于有限元的油船碰撞后果及防控建议研究

发布时间：2023-04-01 02:14

　　统计发现,海洋事故多由船舶碰撞导致,一旦发生事故,影响往往难以估计。经过研究发现,船舶碰撞的主要原因多为不可避免的人为因素,但仍然可通过模拟实验从船舶的结构角度和碰撞后果防控角度进行一些改进,然而改变船舶结构往往需要实船检验,这个环节则需要消耗大量的人力和财力。因此为了节省时间和人力、物力、财力,通过数值模拟在改变船舶吨位、初始速度和碰撞角度的条件下来寻找降低甚至避免碰撞的方法,同时为船舶碰撞风险的研究打下基础。本文通过查阅资料和实际观测选取了老铁山至天津习惯航路内的油船和交叉航路内的货船。在确定参与碰撞的船舶类型后,首先使用ANSYS/LS-DYNA软件分别对船舶进行建模;然后改变撞击参数(船舶吨位、碰撞角度、初速度)并观察其对碰撞结果的影响再进行比较研究;本文最后选择货船船首碰撞油船舷侧的碰撞模式,通过后处理软件生成位移、碰撞力及内能变化图等,对油船舷侧的损伤程度及吸能特性进行了分析,从而总结出具有指导意义的一般性结论。根据实验结果,得出撞击船吨位、碰撞初始速度越大则对被撞船的损害越大;垂直对中碰撞对被撞击船造成的损害程度是最大的,也是其它碰撞角度(如30°和45°)所无法比拟的。...

【文章页数】：95 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景和意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 外部机理方面的研究
        1.2.2 内部机理方面的研究
    1.3 本文主要工作
2 有限元理论及ANSYS软件介绍
    2.1 有限元理论
        2.1.1 有限元理论的发展过程
        2.1.2 有限元基本理论
        2.1.3 有限元理论的应用
        2.1.4 接触定义
    2.2 ANSYS/LS-DYNA简介
    2.3 LS-DYNA理论基础
    2.4 有限元材料模型和失效准则
        2.4.1 弹塑性流动材料模型
        2.4.2 材料模型的选取
        2.4.3 材料失效准则
3 有限元模型撞击参数确定
    3.1 碰撞发生时的海况设定
    3.2 渤海水域内发生事故的频率和主要原因
    3.3 碰撞角度的确定
    3.4 撞击船及被撞击船吨位的确定
        3.4.1 撞击船吨位的确定
        3.4.2 被撞击船吨位的确定
    3.5 撞击速度的确定
        3.5.1 撞击船速度统计
        3.5.2 被撞击船速度统计
        3.5.3 合成速度计算
    3.6 船舶碰撞的情形及碰撞位置
4 船舶碰撞数值分析
    4.1 有限元碰撞模型简介
        4.1.1 撞击船和被撞击船的尺寸,吨位
        4.1.2 碰撞船舶的附加质量
        4.1.3 碰撞的初速度
        4.1.4 碰撞区域
    4.2 实体模型介绍
        4.2.1 构建实体模型
        4.2.2 有限元网格划分
        4.2.3 模型的检查
        4.2.4 船舶碰撞模型输出结果
5 撞击参数对有限元模型碰撞性能的影响
    5.1 船舶吨位的影响
        5.1.1 碰撞情景方案
        5.1.2 碰撞力
        5.1.3 结构吸能
        5.1.4 损伤变形
    5.2 碰撞角度的影响
        5.2.1 碰撞方案
        5.2.2 摩擦系数
        5.2.3 碰撞力
        5.2.4 结构吸能
        5.2.5 损伤变形
    5.3 撞击船初始速度的影响
        5.3.1 碰撞方案
        5.3.2 碰撞力
        5.3.3 结构吸能
        5.3.4 损伤变形
    5.4 本章小结
6 油船碰撞减少损失的建议
    6.1 避碰前期建议
    6.2 基于碰撞模拟结果的避碰建议
    6.3 碰撞发生后的控制措施
        6.3.1 发生碰撞后的应急措施
        6.3.2 进水后的紧急措施
7 结论和展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3776257