基于船橋碰撞的單元填充式防護結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的增長和社會的發(fā)展，橋梁建設(shè)越來越多，船舶運輸也越來越頻繁，環(huán)境和人為操作失誤等因素使船橋碰撞問題研究的迫切性日益突出。
　　本文采用非線性有限元軟件ANSYS/LS-DYNA對大型撞擊船舶與橋梁發(fā)生碰撞的過程進行了數(shù)值仿真計算。論文闡述了數(shù)值仿真中所用到的關(guān)鍵技術(shù)；探討了船橋碰撞仿真的建模技術(shù)和參數(shù)選取等問題，并以此為基礎(chǔ)，分別建立了船艏-橋梁碰撞的有限元模型，船艏-單元未填充防護裝置-橋梁模型，船艏-單元填充防護裝

2、置-橋梁模型，然后進行數(shù)值仿真，計算分析了碰撞過程中的碰撞力、能量轉(zhuǎn)化以及結(jié)構(gòu)的損傷變形等，并將三種情況下得到的結(jié)果進行了比對分析得出相應(yīng)結(jié)論。論文最后討論了防護裝置的設(shè)計參數(shù)對防護性能的影響，然后對其結(jié)構(gòu)形式進行相關(guān)調(diào)整，使其具有可拆卸性。本文主要研究工作及結(jié)論如下：
　　(1)消化吸收撞擊仿真中采用的非線性有限元軟件的相關(guān)理論及主要方法。
　　(2)總結(jié)歸納防護裝置的設(shè)計要求和分類方法，并結(jié)合實例詳細闡述了八種防護裝置的

3、工作原理、適用范圍及其優(yōu)缺點和各類防護裝置的發(fā)展方向，文章將選取緩沖體方式的鋼箱結(jié)構(gòu)。
　　(3)探討了船橋碰撞仿真中的建模技術(shù)及參數(shù)選取，采用ANSYS/LS-DYNA有限元軟件建立了船艏-橋梁碰撞的有限元模型，對碰撞全過程進行仿真模擬分析。結(jié)果表明：當橋梁未設(shè)立防護裝置時，船舶的撞擊動能主要轉(zhuǎn)化為撞擊船舶的變形能，橋梁吸收相對較少的能量，但是由于橋梁可抗撞擊力相對很小，應(yīng)對其采取保護措施。
　　(4)采用ANSYS/LS

4、-DYNA有限元軟件建立了船艏-單元未填充防護裝置-橋梁模型，對其碰撞過程進行模擬分析，并將得到的計算結(jié)果與未設(shè)立防護裝置情況進行比對分析。結(jié)果表示：當橋梁設(shè)立普通防護裝置時，撞擊船舶的總動能主要轉(zhuǎn)化為防護裝置的變形能，橋梁所受到的沖擊力減少30％左右，橋梁和船舶都受到良好的保護。
　　(5)運用ANSYS/LS-DYNA軟件建立了船艏-單元填充防護裝置-橋梁模型，選用三種不同密度的泡沫鋁材料作為填充物，對其碰撞過程進行模擬分析，

5、并將得到的計算結(jié)果與設(shè)立普通防護裝置的情況進行比對分析。結(jié)果表示：當泡沫鋁作為填充物添加防護裝置的單元結(jié)構(gòu)時，其吸能效率會比普通防護裝置明顯增加，而且密度為0.56g/c m3的泡沫鋁相對另外兩種密度的泡沫鋁能更大限度的提高防護裝置的吸能效率。
　　(6)研究防護裝置設(shè)計參數(shù)對防護裝置防撞性能的影響，如：不同撞擊位置與不同板厚度，以得到最佳參數(shù)，使結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化。得出的結(jié)論為：船與裝置的變形損傷以正碰最為嚴重；適當減小防護裝置的板厚