船舶硬搁浅损伤机理研究

论文摘要

船舶搁浅是船舶航运过程中常见的事故之一,后果严重的搁浅事故会造成结构破坏、人员伤亡以及对环境的长期危害。随着海运事业的迅速发展,船只数量的迅猛增加,船舶搁浅风险显著增大,因此,对船舶搁浅问题的研究具有重要的工程实际意义。本文采用有限元数值仿真方法对船舶硬搁浅过程进行仿真分析,并对三种新型结构的抗搁浅性能进行了深入探讨,具体进行了以下研究：1)本文对船舶搁浅领域的研究现状及研究方法进行简要介绍,集中阐述了试验研究、解析分析以及有限元数值仿真方面的主要研究成果。2)对船舶搁浅损伤基本理论进行研究,主要介绍基本构件的变形失效模式、船舶尺度对搁浅损伤范围的影响,并进一步阐述预测船舶搁浅损伤的主要方法,讨论了抗搁浅事故设计中应该考虑的问题。3)对双层底结构在搁浅过程中的动力响应进行分析,介绍了建立船舶搁浅有限元模型的关键技术,对双层底结构的损伤变形、应力应变水平以及搁浅抵抗力和能量转化进行讨论。4)探讨双层底结构的搁浅参数,主要分析了摩擦系数、搁浅速度、网格大小、边界条件以及相对运动对搁浅接触力和能量吸收的影响。5)分析Y型板、折叠板以及钢夹层板三种新型结构的搁浅特性,并与传统双层底结构进行比较,探讨这三种结构的抗搁浅性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 立题背景及研究意义
• 1.2 船舶搁浅问题的研究现状和研究方法
• 1.3 本文的主要研究工作
• 第2章 船舶搁浅损伤基本理论
• 2.1 冲击载荷作用下材料的本构方程
• 2.1.1 Malvern本构方程
• 2.1.2 动态屈服强度
• 2.1.3 动态断裂应变
• 2.2 构件的基本变形模式
• 2.2.1 薄壁结构的压溃强度
• 2.2.2 平板和加筋板的撕裂强度
• 2.2.3 横向冲击载荷下板壳的强度
• 2.3 船舶搁浅损伤分析
• 2.3.1 船舶尺度的影响
• 2.3.2 经验公式
• 2.3.3 抗搁浅结构设计
• 2.4 讨论
• 2.5 本章小结
• 第3章 底部结构搁浅的动力响应
• 3.1 模型的建立
• 3.1.1 三种建模方法
• 3.1.2 简化模型
• 3.1.3 划分网格
• 3.1.4 定义材料
• 3.1.5 定义载荷和边界条件
• 3.1.6 定义输出请求
• 3.1.7 其他注意事项
• 3.2 搁浅模型及主要参数
• 3.3 数值仿真计算结果
• 3.3.1 礁石运动
• 3.3.2 损伤变形
• 3.3.3 等效应力和应变
• 3.3.4 搁浅抵抗力
• 3.3.5 能量转化
• 3.4 本章小结
• 第4章 底部结构搁浅的参数分析
• 4.1 概述
• 4.2 摩擦系数的影响
• 4.3 搁浅速度的影响
• 4.4 网格大小的影响
• 4.5 边界条件的影响
• 4.6 相对运动的影响
• 4.7 本章小结
• 第5章 新型结构抗搁浅性能研究
• 5.1 概述
• 5.2 Y型肋板（YF结构）
• 5.2.1 Y型肋板的尺寸
• 5.2.2 搁浅性能分析
• 5.3 折叠板（FSP结构）
• 5.3.1 折叠板的尺寸
• 5.3.2 搁浅性能分析
• 5.4 钢夹层板（SPS结构）
• 5.4.1 钢夹层板的尺寸
• 5.4.2 搁浅性能分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢