舷側(cè)管式耐沖擊結(jié)構(gòu)設(shè)計及力學(xué)性能研究.pdf

1、世界各國經(jīng)濟的發(fā)展和全球經(jīng)濟一體化進程的加快，使得海上交通日趨繁忙，海洋平臺數(shù)量越來越多，船舶碰撞事故時有發(fā)生，造成嚴(yán)重?fù)p失。船舶碰撞領(lǐng)域的研究工作一直在開展，各國學(xué)者相繼進行大量研究?；诠苁浇Y(jié)構(gòu)具有較高的強重比和吸能效率，將管式結(jié)構(gòu)應(yīng)用于舷側(cè)結(jié)構(gòu)探討舷側(cè)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能變化是一個研究方向。
　　本文首先歸納概述管式結(jié)構(gòu)和船舶防撞的研究歷史和現(xiàn)狀，基于此提出了三種管式夾層板，并使用非線性有限元軟件 ABAQUS建立管式夾層板的有限元

2、模型，分析結(jié)構(gòu)參數(shù)變化后碰撞力、能量吸收等變化趨勢；用三種夾層板代替單殼船舷側(cè)外板和肋骨，分析了新式舷側(cè)的耐撞性；設(shè)計出新型縱桁--齒型縱桁結(jié)構(gòu)，并應(yīng)用于雙舷側(cè)結(jié)構(gòu)，分析結(jié)構(gòu)力學(xué)性能變化；最后將管式夾層板和齒型縱桁均應(yīng)用于舷側(cè)結(jié)構(gòu)，形成新型管式舷側(cè)結(jié)構(gòu)，全面評估其耐撞性能。本文的主要研究工作及結(jié)論如下：
　?。?）廣泛閱讀中外文獻的基礎(chǔ)上，對國內(nèi)外船舶耐撞結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案及管狀結(jié)構(gòu)的研究進行歸納總結(jié)；學(xué)習(xí)了非線性有限元基本理論，對

3、ABAQUS動態(tài)響應(yīng)分析所用到的關(guān)鍵技術(shù)和分析流程進行消化吸收。
　?。?）運用有限元軟件，建立了橢圓管夾層板的有限元模型。討論了夾層板的設(shè)計準(zhǔn)則、建模方法、網(wǎng)格尺寸和能量守恒，為進一步開展夾層板的力學(xué)性能研究提供技術(shù)支持。
　?。?）建立圓管夾層板、橢圓管夾層板和IO型夾層板模型，通過改變夾層板結(jié)構(gòu)面板厚度、夾芯壁厚度及夾芯層排布方式，分析結(jié)構(gòu)吸能、碰撞力及比能的變化規(guī)律。
　?。?）在結(jié)構(gòu)重量基本相等的前提下，將普

4、通船體加筋板架等效成圓管夾層板、橢圓管夾層板和IO型夾層板，并將它們用于傳統(tǒng)舷側(cè)結(jié)構(gòu)；對比分析傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)和新式舷側(cè)結(jié)構(gòu)的耐撞性能，研究表明：在質(zhì)量基本相當(dāng)?shù)那疤嵯拢N舷側(cè)結(jié)構(gòu)能更好的抵抗沖擊載荷，耐撞性能均顯著增加；相同工況下IO型夾層板效果更優(yōu)。
　　（5）以增大結(jié)構(gòu)參與變形的范圍為思路，設(shè)計出齒型縱桁并進行數(shù)值仿真，選取三個典型位置與傳統(tǒng)雙舷側(cè)結(jié)構(gòu)對比分析，得出在1、2位置時結(jié)構(gòu)耐撞性較好，在3位置時耐撞性未發(fā)生顯著變化。