冰碰載荷作用下船體板的沖擊動(dòng)力響應(yīng)研究.pdf

1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 I 分類號(hào) 密 級(jí) 武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 III 摘 要 隨著北極航道的開發(fā)和極地資源的勘采，越來(lái)越多的船舶駛向北極。溫室效應(yīng)造成的全球變暖，使得極地冰川加速融化，小型冰山和浮冰群的數(shù)量逐漸增多，給船舶的航行帶來(lái)極大的困難和巨大的威脅，因此，極地船舶在冰載作用下的結(jié)構(gòu)性能成為急

2、需解決的核心關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)。采用實(shí)驗(yàn)研究和有限元方法對(duì)冰載荷作用下船體板以及加筋板的動(dòng)態(tài)響應(yīng)進(jìn)行了研究，討論了有限元仿真中碰撞參數(shù)以及加筋板尺寸參數(shù)對(duì)碰撞結(jié)果的影響。主要內(nèi)容如下： （1）光板和加筋板與楔形冰碰撞的實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)船體板和加筋板-浮冰碰撞，進(jìn)行縮尺比例實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集儀器、實(shí)驗(yàn)用冰的制備等方面進(jìn)行介紹。實(shí)驗(yàn)前開展了針對(duì)板材的拉伸試驗(yàn)，以及針對(duì)冰的單軸壓縮試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)采用自主設(shè)計(jì)的水平?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)開展了光板和加筋板的楔

3、形冰碰撞實(shí)驗(yàn)，獲得了碰撞過(guò)程中的速度和加速度，以及碰撞完成后的回彈速度和試板的變形。 （2）光板和加筋板與楔形冰碰撞的數(shù)值仿真研究。為了探究冰載荷作用下船體板和加筋板結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)，本文利用 ANSYS/LS-DYNA 建立了光板/加筋板與浮冰碰撞的非線性有限元仿真模型，對(duì)碰撞過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬，研究了楔形冰碰撞載荷作用下光板和加筋板的動(dòng)力響應(yīng)。數(shù)值仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果具有較好的一致性，從而驗(yàn)證了數(shù)值仿真方法的可靠性。 （3） 船體板-浮冰碰

4、撞過(guò)程的參數(shù)研究。 研究了船體板-冰碰撞參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)響應(yīng)與損傷變形的影響規(guī)律，主要研究參數(shù)包括浮冰的初始沖擊速度、質(zhì)量和幾何形狀以及船體板的厚度。研究揭示了各種工況下船體板變形、浮冰破壞以及船體板作用力和能量耗散等規(guī)律，定性地得出上述因素對(duì)船體板與浮冰碰撞動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響。 （4） 加筋板-浮冰碰撞過(guò)程的參數(shù)研究。 研究參數(shù)包括加筋的數(shù)量、 形式、寬度和厚度，揭示了各種工況下加筋板變形、浮冰破壞、加筋板作用力和能量耗散等規(guī)律。 本文采用