船桥碰撞下船体结构强度及动力响应分析

船桥碰撞下船体结构很容易损伤,为控制灾难性程度,船舶设计时进行船体结构强度及动力响应测试十分必要,建立船舶和桥梁的有限元模型。针对模型施加荷载,设计6种工况,动态模拟船桥碰撞过程。分析碰撞过程中的船体结构强度及动力响应情况。结果表明：根据最大相对变形和极限强度,将船体强度从低到高排序,得出船舶行驶速度越快、撞击越正面,角度越大,产生的破坏力越强。碰撞力变化特征：开始迅速上升,出现小幅度的减小,碰撞力再次上升并且达到顶峰,碰撞力迅速下降,船舶的动能逐渐减少,内能逐渐升高;行驶速度越快、撞击越正面,角度越大,动能越小,内能越大。撞深整体呈现先升高再降低最后维持平稳的变化特征;船舶行驶速度越快、撞击越正面,角度越大,撞深越大。     

钛合金耐压壳在碰撞下的动力屈曲数值模拟

潜器在航行时有可能与礁石、冰山、其他潜器等发生碰撞事故,碰撞会导致潜器部分结构出现受损、变形、发生屈曲等情况.近年以来,耐压结构在碰撞下的动力屈曲问题引来众多学者的关注与研究.本文利用有限元软件Ansys/Ls-dyna对钛合金耐压壳在碰撞下的动力屈曲展开研究,分析撞击速度对耐压壳动力屈曲的影响.结果表明:在撞击速度达到使耐压壳发生屈曲前,碰撞过程中的最大碰撞力与平均碰撞力的比值可能不变;在不考虑其他因素(耐压壳的厚度,弹性模量,静水压力等)对碰撞力影响的前提下,撞击速度在达到使耐压壳发生动力屈曲前,与最大碰撞力和平均碰撞力近乎呈线性关系.     

船撞全直桩码头的损伤分析

采用集中参数模型和附加质量法分别考虑桩-土相互作用和动水压力作用,应用碰撞接触算法模拟船舶与码头碰撞效应,对全直桩码头进行了船舶撞击作用下的动力损伤分析。结果表明,考虑动水压力作用对船撞码头的碰撞力、码头位移和基桩损伤影响较小,基本可以忽略;考虑桩-土相互作用对船撞码头的位移和基桩损伤影响较大,不可忽略。同时分析了撞击位置、撞击角度和撞击速度对船撞码头结构损伤的影响。结果表明,撞击位置在码头边缘、撞击角度为90°(垂直于码头前沿)时对码头不利;撞击速度越大,码头破坏越严重。     

桥墩受船队撞击的强度核算

运用有关碰撞理论，计算船舶撞击大桥的最大撞击力、最大撞击应力及桥墩的最大挠度、核算桥墩的结构强度。     

撞击位置和初速度对被撞船舶舷侧结构的影响

通过ANSYS/LS-DYNA对船舯碰撞进行建模,重点研究撞击位置和初速度改变对被撞船舷侧结构的影响.经仿真计算,得到了碰撞力和吸能随碰撞船位移变化的曲线以及在极限撞深下舷侧结构的损伤状态.结果表明,碰撞船撞击位置和初速度的改变会对被撞船舷侧结构带来不同形式和程度的损伤变形.此外,还确定了船壳破损的临界速度,可为船舶设计部门提供理论依据.     

潜艇水下碰撞特性数值研究

为分析碰撞中潜艇结构的损伤特性,选取2500t级双壳体潜艇作为研究对象,对潜艇结构进行等比例实体建模,并采取潜艇船艏与舷侧部位的撞击形式.利用大型非线性有限元软件Ls-Dyna,从能量、碰撞力和冲击环境3个角度研究碰撞的影响,得出以下结论：潜艇外壳及中间结构是吸能的主要结构,刚度较弱的潜艇艏部会产生大的塑性变形区,而刚度较强的舷侧结构的响应则以动能为主,且伴随着小范围的塑性变形区;撞击力在艏部临界速度附近,产生单峰值及双峰值现象,并确定临界速度值约为15～16kn;船长方向的冲击环境成对数函数分布,按中级损伤程度,对艇员的影响区域为距离船艏撞击区约0.11倍艇长范围.     

LNG船与高桩码头碰撞的力学特性

基于有限元方法研究LNG船与高桩码头碰撞过程的受力特性,基于ANSYS/LS-DYNA软件建立LNG船和高桩码头的结构模型,数值仿真了不同撞击速度、撞击角度时LNG船与高桩码头的有效应力与撞击力,分析撞击过程结构的受力特性.针对撞击力,对比分析不同规范计算结果与软件计算结果,结果表明,《AASHTO桥梁船舶撞击设计指南》计算结果与软件计算结果吻合较好,实际中可采用该规范初步估算LNG船与高桩码头的撞击力.     

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。     

串列非粘结柔性立管碰撞影响规律分析

考虑基于骨架层和压缩铠装层各向异性中轴向材料属性,本文研究了串联非粘结柔性立管的碰撞规律影响特性。利用ABAQUS海工软件划分和加密典型八层非粘结柔性立管的最外层外护套层外表面参与碰撞的区域,讨论立管在不同的碰撞速度、管间摩擦系数和管内壁压单因素变量下,碰撞区域沿碰撞方向的应变、应力和碰撞力的时程曲线特性,总结对非粘结柔性立管碰撞影响规律。同时,对比单层立管与非粘结柔性立管的碰撞过程发现,两者都发生了多种碰撞行为,其中第一次碰撞过程最为剧烈。三个单因素变量对非粘结柔性立管的碰撞规律特性有不同影响。就立管的碰撞速度而言,在第一次碰撞过程中,碰撞力随碰撞速度的增加而增加,应变和应力呈现先增大然后减小的趋势;随着管间摩擦系数的增大,碰撞过程中应变和应力呈先减少后增加的趋势;碰撞中应变和应力随管内壁压的增加而增加。     

过闸船舶撞击力研究

通过现场试验对过闸船舶的撞击力开展研究.研究结果表明,过闸船舶撞击力峰值与撞击速度成正比;根据JTJ 307-2001<船闸水工建筑物设计规范>公式得到的船舶撞击力,远小于船舶对闸墙碰撞过程产生的动力峰值,以此设计的墙身混凝土强度往往不能满足碰撞抗裂要求.