船舶在碰撞與擱淺場景下結構損傷機理研究及極限強度預報.pdf

1、隨著航運業(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，并嚴重影響著船舶自身與其它海洋結構物的安全。船舶發(fā)生碰撞或擱淺事故時，船舶舷側(cè)結構或船底結構會因為抵抗外界載荷的沖擊而發(fā)生嚴重的塑性變形乃至撕裂破損，導致船舶進水、漏油，大大降低船體梁的結構強度和承載能力，從而引起經(jīng)濟損失、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，在船舶設計階段快速準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構不同，結構的變形和損傷機理也有較大的差別。本文基于彈塑性理論，應用解析計算方法并輔助以數(shù)值仿真技術，針對船舶碰撞與擱淺的四種場景進行了深入研究，主要的研究內(nèi)容如下：
　　1.針對船側(cè)結構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)結構在遭受楔形船首撞擊場景下變形損傷響應的分析方法，并用數(shù)值仿真

3、結果進行驗證；
　　2.針對船側(cè)結構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)結構在遭受球鼻首撞擊場景下變形損傷響應的分析方法，并用數(shù)值仿真結果進行驗證；
　　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構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、場景時船底結構損傷響應的分析方法，并用數(shù)值仿真結果進行驗證；
　　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構損傷響應的分析方法，并用數(shù)值仿真結果進行驗證；
　　5.在分析以上船舶在碰撞與擱淺場景中受損情況的基礎上，應用Smith方法預報船舶的剩余極限強度，并用非線性有限元計算結果進行驗證。
　　本文的研究關注船舶碰撞