船桥碰撞及桥梁防撞结构研究

对某桥梁防撞结构的碰撞过程进行了数值模拟.介绍了船桥碰撞数值仿真中所涉及的关键技术,研究了船桥碰撞力,碰撞损伤变形、能量吸收及防撞结构各构件的变形情况,并对其进行了详细分析.数值模拟是用大型非线性动态响应分析程序MSC/Dytran来完成的.     

有限元分析技术的船桥碰撞模拟

利用动力数值模拟技术对船桥碰撞进行数值模拟,结果存在误差,模拟不准确。针对上述问题,运用有限元分析技术对船桥碰撞进行模拟。首先对船桥碰撞问题进行分析。根据分析结果建立船舶和桥梁的有限元模型,最后进行数值模拟分析,探讨不同碰撞角度下的船桥撞击结果。为验证该模型的有效性,进行了对比实验,结果表明:与动力数值模拟技术相比,利用有限元分析技术进行船桥碰撞数值模拟分析,准确性提高了11%,为桥梁的防护建造提供了重要的参考依据,降低了船舶运行风险,节省了船舶维护成本。     

船桥碰撞研究综述

通过对船桥碰撞概率及风险评估、船桥碰撞计算方法和桥梁防撞技术研究等三方面研究现状的分析与总结,发现目前关于桥梁防撞装置的设计主要集中于应力及能量变化等动力学分析,以理论推导和数值模拟为主,试验方法为辅,研究整体偏理论化。近年来关于新型防撞装置的研究得到了越来越多的关注并取得了一定的突破,但仍然难以得到普及。复合材料在保护船舶的同时提升装置的整体防撞性能,又能节约成本,是桥梁防撞应用领域的新趋势。     

船桥碰撞下箱式防护装置的性能研究

借助ANSYS/LS-DYNA非线性有限元软件,对一艘20 000t级油轮与某箱式吸能防护装置的正撞过程进行有限元数值模拟,演示并分析了防护装置的受撞过程,碰撞中力和能量的时间历程、结构的损伤情况和防撞装置的作用,并对防护装置的结构尺寸及结构形式进行了分析,最终对合理的防护装置结构提出了一些建议,旨在优化防撞装置.     

重庆白鹤梁题刻保护工程交通廊道防撞结构设计

针对上游相邻码头船舶失控进入重庆白鹤梁题刻水下保护工程禁航区对连接岸边陈列馆与水下保护体的交通廊道构成危险的问题,进行了防撞结构的研究。采用ANSYSLS-DYNA软件建立非线性有限元模型仿真模拟船舶与防撞结构的碰撞过程,得到不同水位及碰撞角度下的船撞力、船撞能量和结构变形的时序结果,所采用的"群桩"形式的多级钢结构平台防撞设施是可靠的,最大结构应力小于钢材的抗拉强度,船撞下结构处于安全状态,最终可以拦停船舶,保护廊道安全,并且不破坏城市景观效果,与周围建筑环境协调。     

防护装置外围板的改进对船桥碰撞的影响

从防护装置与船体产生的最大碰撞力、吸能等角度,提出将钢-聚氨酯夹层结构应用到可拆卸式船桥碰撞防护装置的改进方案。对改进后防护装置在船桥碰撞过程中采用非线性有限元技术进行仿真计算,分析碰撞过程中的碰撞力、能量吸收等耐撞性指标。通过计算表明使用钢-聚氨酯夹层结构替换防护装置的外围板,提高了结构尺度利用率,在有效行程内降低了碰撞力和增加总体的能量吸收,提高了整体的碰撞性能。     

基于AASHTO规范的城市内河航道船桥碰撞风险分析

针对城市内河船桥碰撞等问题,文章根据AIS系统数据及通航现状对未来桥区船舶流量进行预测;采用Ansys/LS-Dyna软件建立有限元模型,模拟船舶在不同水位及撞击角度下的碰撞情况,计算获得更为精确的船舶撞击力。综合上述结果,基于AASHTO规范中的研究方法,文章计算获得了桥梁年撞损概率,并提出合理的桥梁防撞措施。     

船桥碰撞中桥墩防撞装置性能研究

利用ANSYS/LS-DYNA显示非线性有限元软件,对天兴洲大桥某桥墩的防撞装置进行了船-防撞装置碰撞模拟,分析防撞装置在碰撞中结构的损伤情况和各构件的吸能特性,结合计算结果,对防撞装置提出合理的改进意见,以提高防撞装置的防撞性能。     

集装箱船双层舷侧结构的碰撞模拟

对某集装箱船双层舷侧结构的碰撞历程进行了数值模拟，在采用刚性撞头的情况下研究了它的能量吸收能力和碰撞损伤情况，并对各个构件在碰撞过程中的作用进行了分析。数值模拟是用大型非线性动态响应分析程序ＭＳＣ／ＤＹＴＲＡＮ来完成的。     

基于SPH-FEM方法的舷侧与冰山碰撞结构响应

传统的有限元数值仿真对于研究高速碰撞大变形等问题具有一定的局限性，建立一套基于光滑粒子流体动力学（SPH）的水介质中小型冰山与船舶舷侧碰撞数值模拟方法，验证SPH模拟冰材料与船-水-冰耦合的合理性，对不同舷侧部位与不同冰山碰撞工况进行数值模拟，分析碰撞形状、面积和速度等对舷侧结构的应力、应变、结构损伤等的影响规律。研究表明，提出的冰山与舷侧碰撞数值模拟方法具有较高的计算精度，对冰山-船舶碰撞的研究具有重要的参考价值。     

撞击参数对双层舷侧结构碰撞响应的影响

深入了解船体结构碰撞损伤特性和能量吸收机制是开展船舶耐撞性优化设计的前提。文章利用显式非线性有限元数值仿真技术对不同撞击条件下的双层舷侧结构碰撞响应进行了系列研究。研究结果表明：撞击位置、撞击角度和撞击速度的改变可能导致不同的碰撞损伤过程或结构损伤变形。     

补给作业船舷侧碰撞损伤环境研究

基于横向补给作业中各个阶段可能出现的舷侧碰撞模式所确定的两船碰撞发生时的夹角和补给作业船受撞位置,进行横向补给作业船舷侧碰撞损伤仿真研究。分析了补给作业船的吸能特性和碰撞过程中两船的运动状态,获得了碰撞力、能量吸收和损伤变形的时序结果。该文的研究可对于开展补给作业船舷侧碰撞结构损伤评估、舷侧抗撞结构的优化设计提供指导。     

船舶舷侧结构耐撞性分析

为研究船舶舷侧结构的碰撞损伤过程,采用非线性动态响应分析方法,使用ANASYS/LS-DYNA显式动力分析软件,对船艏和船舷垂直碰撞过程进行数值仿真,获得了碰撞力、能量吸收和结构损伤变形的时序结果。为了分析船舶舷侧结构耐撞性能,本文对比了常见油船、新型Y型和X型舷侧结构的仿真过程,结果表明新型舷侧结构在整体的耐撞性能上优于传统的舷侧结构,承载构件的不同也会对结构的耐撞性产生很大的差异。     

计及船体梁载荷影响的船舶舷侧结构碰撞性能

以被撞船舷侧结构作为研究对象,建立了两船发生侧向对中垂直碰撞的非线性有限元模型。并以此为基础,进行了被撞船舷侧结构碰撞数值仿真研究,得到了能量-碰撞船位移以及碰撞力-碰撞船位移的关系曲线;研究了预载荷对船舶舷侧结构碰撞性能的影响。数值仿真结果表明,由于船体梁载荷的作用,船舶结构碰撞性能受到一定程度的削弱。     

超大型油船双壳舷侧结构的碰撞性能研究

应用非线性有限元数值仿真方法研究了超大型油船双壳舷侧结构的碰撞性能，分析了各个构件的损伤模式和吸能特性，获得了碰撞力，能量吸收和损伤变形的时序结果，并给出具有指导意义的一般性结论。     

聚脲涂层舷侧板架抗撞性能试验研究

针对船舶舷侧结构抗碰撞问题,开展有无聚脲涂层舷侧板架落锤试验研究。以某型舰船结构为依据建立舷侧板架有限元模型,利用瞬态动力学软件MSC/Dytran对模型进行数值仿真并确定落锤高度及试验工况。在此基础上,制作模型板架进行有无聚脲涂层舷侧板架落锤冲击试验,分别获得有涂层和无涂层舷侧板架在碰撞冲击载荷作用下的损伤变形、破口大小及碰撞力,对比研究聚脲材料的抗撞防护性能。结果表明,聚脲涂层的存在能够加强舷侧板架的耐撞防护性能。     

舰艏结构的碰撞损伤性能研究

船舶碰撞事故往往会引起被撞船的船体结构严重损坏,并且威胁船上人员的生命安全.在船一船碰撞中被撞船的损伤程度取决于两个方面:一是舷侧结构的碰撞性能;二是撞击船艏结构的相对刚度.船舶的艏部结构刚度一般远远高于舷侧结构的刚度,在船舶碰撞研究时,通常将撞头理想化为刚体,不考虑其损伤变形和能量吸收,这样做实际上过于保守.本文针对舰船,主要研究舰艏结构的碰撞损伤特性,将撞击舰艏作为可变形结构进行数值仿真研究,得到了一些艏部变形的规律.     

大型浮式结构物结构碰撞性能分析

碰撞事故是基于事故极限状态设计重点考虑的对象,在设计中越来越受到重视。文章以某大型浮式结构物为研究对象,总结分析ISO、API、HSE、DNV、ABS、BV、LR等标准及规范对碰撞场景的相关规定,提出碰撞分析场景及设计衡准;基于简化分析技术建立碰撞力学模型,利用动态非线性结构分析软件ABAQUS进行仿真分析,通过分析塑性应变、塑性变形、吸能、碰撞力及运动等,校核评估舷侧结构的耐撞性能;分析不同碰撞位置、撞击船型式等对碰撞性能的影响。研究表明:目标大型浮式结构物舷侧结构碰撞事故极限强度满足规范要求,首柱撞击相对比较危险,可作为计算分析控制工况。     

双层舷侧结构碰撞损伤过程研究

采用非线性动态响应分析方法,对船舶双层舷侧结构的碰撞损客 研究。研究中,结构材料采用线性强化弹性模型并计入了应变速率引起的材料强化,考虑了碰撞面的接触 与摩擦。     

结构冲击试验的校准计算

非线性有限元方法日益广泛地应用于结构冲击损伤的数值模拟计算,其可靠性和精度是值得关注的问题.本文为国际船舶结构大会(ISSC)对于本专题合作研究的部分结果.本文用超大型油船船侧结构碰撞大尺度模型试验的测量结果,验证非线性有限元方法及其代表性程序MSC.Dytran的计算效果.通过准静态和动态试验资料与计算结果的比较,指出非线性有限元方法在钢结构冲击(碰撞)计算中的有效性,同时指出正确实施计算过程,特别是有限元网格密度对于计算结果精度的重要性.对于结构在同一位置经受多次冲击的累积损伤计算,本文提出了一种非常简单但准确有效的模拟计算方法.