冰材料模型與局部形狀對(duì)船冰碰撞影響研究.pdf

1、 上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 冰材料模型與局部形狀對(duì)船冰碰撞影響研究 碩 士 研 究 生 ： 高巖 學(xué) 號(hào) ： 1120109115 導(dǎo) 師 ： 王晉 教授 胡志強(qiáng) 副教授 申 請(qǐng) 學(xué) 位 ： 工學(xué)碩士 學(xué) 科 ： 船舶與海洋工程 所 在 單 位 ： 船舶海洋與建筑工程學(xué)院 答 辯 日 期 ： 2015 年 1 月 授予學(xué)位單位 ： 上海交通大學(xué) 1 冰材料模型與局部形狀對(duì)船冰碰撞

2、影響研究 摘 要 隨著北極夏季海冰的融化趨勢(shì)越發(fā)明顯， 北方航線已經(jīng)在夏季通航。然而，北極地區(qū)在夏季也有大量的冰山存在，因而船冰碰撞是船舶碰撞領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本文研究主要包含兩部分內(nèi)容：第一部分利用理想彈塑性材料模型模擬海冰在碰撞過程中的力學(xué)特性問題；第二部分利用該模型研究冰塊的局部形狀對(duì)于船冰碰撞特性的影響特點(diǎn)。本文首先利用理想彈塑性模型模擬冰在碰撞過程中的力學(xué)特性。用此材料模型模擬球型冰與船側(cè)和船球鼻艏等不同位置的碰撞場(chǎng)景，研究

3、在碰撞過程中碰撞力和耗散能的變化情況。結(jié)果表明此模型能夠較好的模擬冰在碰撞過程中的力學(xué)特性。 由于冰材料的復(fù)雜性，冰塊的不同局部形狀對(duì)船冰碰撞場(chǎng)景有一定影響。本文接下來研究不同局部形狀的冰模型與船側(cè)的碰撞場(chǎng)景，同時(shí)采用泡沫模型與理想彈塑性模型進(jìn)行對(duì)比。研究結(jié)果表明，對(duì)于理想彈塑性模型， 在不同的冰局部形狀條件下， 船冰碰撞的相互作用過程不同，碰撞力、能量分配與耗散情況等也有較明顯差別。對(duì)于泡沫模型，不同形狀的冰塊對(duì)碰撞力和耗散能的影響較