船舶在碰撞與擱淺場景下結(jié)構(gòu)損傷機(jī)理研究及極限強(qiáng)度預(yù)報(bào).pdf

1、隨著航運(yùn)業(yè)的迅猛發(fā)展，海上航行的船舶日益增多，因此船舶的碰撞與擱淺事故總是不可避免地發(fā)生，并嚴(yán)重影響著船舶自身與其它海洋結(jié)構(gòu)物的安全。船舶發(fā)生碰撞或擱淺事故時(shí)，船舶舷側(cè)結(jié)構(gòu)或船底結(jié)構(gòu)會因?yàn)榈挚雇饨巛d荷的沖擊而發(fā)生嚴(yán)重的塑性變形乃至撕裂破損，導(dǎo)致船舶進(jìn)水、漏油，大大降低船體梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和承載能力，從而引起經(jīng)濟(jì)損失、生態(tài)破壞乃至人員傷亡事故。為了減少船舶碰撞與擱淺造成的損失，在船舶設(shè)計(jì)階段快速準(zhǔn)確地評估船舶的抗撞性能顯得尤為重要。不同類型的

2、碰撞與擱淺場景中船舶受損的結(jié)構(gòu)不同，結(jié)構(gòu)的變形和損傷機(jī)理也有較大的差別。本文基于彈塑性理論，應(yīng)用解析計(jì)算方法并輔助以數(shù)值仿真技術(shù)，針對船舶碰撞與擱淺的四種場景進(jìn)行了深入研究，主要的研究內(nèi)容如下：
　　1.針對船側(cè)結(jié)構(gòu)遭受楔形船艏撞擊的場景，提出舷側(cè)外板、甲板和舷側(cè)外板上的骨材的變形阻力的解析計(jì)算公式，并整合甲板、舷側(cè)桁材的受壓力、撕裂力的解析公式，提出了一套適用于舷側(cè)結(jié)構(gòu)在遭受楔形船首撞擊場景下變形損傷響應(yīng)的分析方法，并用數(shù)值仿真

3、結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；
　　2.針對船側(cè)結(jié)構(gòu)遭受球鼻艏撞擊的場景，提出舷側(cè)外板、舷側(cè)外板上骨材的受壓力的解析計(jì)算公式，并整合舷側(cè)外板撕裂力，舷側(cè)桁材受壓力、撕裂力的解析公式，提出一套適用于舷側(cè)結(jié)構(gòu)在遭受球鼻首撞擊場景下變形損傷響應(yīng)的分析方法，并用數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；
　　3.針對船舶在臺型礁石上擱淺的場景，整合參與變形損傷的船底外板、船底縱桁、船底肋板以及附著在這三種板材結(jié)構(gòu)上的骨材的能量耗散公式，提出一套適用于船舶擱淺于臺型礁石

4、場景時(shí)船底結(jié)構(gòu)損傷響應(yīng)的分析方法，并用數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；
　　4.針對船舶在尖銳礁石上擱淺的場景，提出船底肋板變形阻力的解析計(jì)算公式，并整合船底外板撕裂受力的解析公式，提出一套適用于尖銳礁石擱淺場景的船底結(jié)構(gòu)損傷響應(yīng)的分析方法，并用數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證；
　　5.在分析以上船舶在碰撞與擱淺場景中受損情況的基礎(chǔ)上，應(yīng)用Smith方法預(yù)報(bào)船舶的剩余極限強(qiáng)度，并用非線性有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。
　　本文的研究關(guān)注船舶碰撞