船首-冰层碰撞下的船体结构变形及损伤模式演化

基于非线性有限元方法模拟船首-冰层碰撞动态过程，从船体结构吸能、应力场分布、结构变形和损伤演化等角度研究不同碰撞场景下的船-冰相互作用响应特征，总结得到碰撞角度、碰撞部位和冰层厚度等因素对船首结构吸能、结构变形和损伤模式演化的影响机理。研究结果表明：在船-冰碰撞过程中，船体外板先发生变形，随后靠前的纵骨面板和腹板倾覆、断裂；随着撞击的深入，肋板倾覆，外板剧烈弯曲甚至损伤，外板为主要的吸能构件，甲板纵骨和甲板纵桁吸能最少。     

楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究

船舶遭受其他船船舶撞击会引起严重的后果,典型撞击船船首形式有球鼻首和楔形首,而目前对楔形首撞击下船体结构的耐撞性研究涉及较少。此外,双壳船体结构形式可提升船舶的碰撞安全性。因此,本文开展楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究。设计了双壳结构模型试件和楔形首撞头,开展了准静态压载试验。同时开展数值模拟,准确模拟了双壳结构完整损伤过程的撞击力-撞深曲线和最终破坏形式。研究结果表明:楔形首撞击下双壳结构外壳板和内壳板的损伤模式有区别;与内壳板相比,外壳板因撕裂作用能吸收更多的能量;外壳板与隔板间的耦合作用较小。本文研究成果可为船体双壳结构的耐撞性设计和评估提供技术支持。     

单壳船舷侧结构的碰撞分析

给出一种计算船体结构基本构件——梁、板耐撞性的简化分析方法,并将该方法应用于单壳船舷侧结构的碰撞分析。讨论了球鼻首撞击作用下单壳船舷侧结构的总体破坏模式及其渐进破坏过程,提出了计及渐进破坏过程的碰撞损伤简化计算方法。实例计算结果表明:该简化分析方法能对单壳船舷侧结构的耐撞性作出合理的预报,可应用于船舶设计阶段船体结构耐撞性能的评估。     

船-冰碰撞载荷下3种舷侧结构耐撞性分析

为探究船-冰碰撞载荷下横骨架式和纵骨架式2种船体结构的耐撞性能,利用MSC/PATRAN软件建立油船及冰体有限元模型,运用非线性有限元软件Dytran对船中舷侧结构与冰体棱角发生碰撞进行仿真。通过2种舷侧结构的船体与冰体碰撞,对比不同船体结构的损伤变形、碰撞力和能量吸收的差异,探究各种船体结构的优劣性。利用不同船体结构的优劣性能对现有的2种船体舷侧结构进行改进,合理布置横骨材、纵骨材的数量及尺度,在船舶总质量改变不大的前提下,采用优化混合骨架设计结构方法提高舷侧结构的耐撞性能。计算结果表明,该方案对冰区船舶结构加强具有重要的参考意义,可为提高冰区船舶耐撞性设计提供建议。     

船首形状对船-冰碰撞性能的影响研究

基于冰的各向同性弹性断裂模型,分别以船首的初速度和冰的厚度为变量,采用LS-DYNA非线性有限元软件对不同船首形状与冰排碰撞问题展开数值模拟研究。研究结果表明,不同形状船首在相同工况下其破冰距离、受到的冰载荷以及能量变化有显著差异。前倾首、飞剪首的破冰能力比直立首、球鼻首强,随着船首初速度的增大、冰厚的增加,飞剪首的破冰能力逐步好于前倾首,球鼻首的破冰能力逐步好于直立首。本文研究对于航行于季节性冰区的船舶具有一定的指导意义。     

单壳船侧结构的碰撞能量吸收

文章提出一种近似的解析方法评估单壳船侧结构的耐撞性。首先研究了单轴对称工字梁在横向载荷作用下结构从形成塑性铰到弦响应的力学过程,导出能量和变形的近似解析关系,然后考虑球鼻首和船侧结构的碰撞性将主要受撞区域舷侧板梁组合结构离散成为多个单轴对称工字梁,得到单壳舷侧结构碰撞过程能量吸收的近似公式,同时研究了球鼻形状以及不同碰撞位置对结构变形与能量吸收的影响。对散货船单壳舷侧结构的耐撞性用本文近似理论公式     

浮冰碰撞下船舶舱室瞬态噪声分析及控制

论文针对在冰区航行船舶受到浮冰碰撞时产生的舱室瞬态噪声问题,结合虚拟模态法和统计能量法,将浮冰碰撞载荷作用形式简化成三角波时域曲线,计算浮冰碰撞作用下船体结构的冲击响应。对比在开阔水域和浮冰水域航行时的船舶舱室噪声特性,浮冰冲击导致船首附近舱室噪声声压级显著增加,船员舱室噪声增加了12.7 dB(A)。通过在船首敷设阻尼、布置加强筋等措施抑制受浮冰碰撞区域的冲击响应及其能量传递。结果显示在船首敷设阻尼后,生活工作舱室瞬态噪声平均降低3～5 dB(A),在船首布置横向加强筋比较纵向加强筋更有利于降低舱室瞬态噪声,布置正交加强筋使生活工作舱室瞬态噪声平均降低5.69 dB(A)。研究方法对极地航行船舶舱室的瞬态噪声预报及舒适性评估具有借鉴意义。     

钛合金材料球鼻艏耐撞性能研究

球鼻艏通常作为船舶声呐导流罩,其耐撞性分析极为重要,文章基于非线性有限元显式动态分析方法研究了钛合金球鼻艏碰撞损伤变形、碰撞力和碰撞吸能机理,并与普通不锈钢球鼻艏进行了对比,结果表明在相同的工况下钛合金球鼻艏的平均碰撞力比不锈钢减少了64.3%,吸能时间比不锈钢减少了75.7%,说明相对于普通不锈钢,钛合金表现出良好的耐撞性。     

渔船与码头碰撞的仿真分析

利用Patran/Dytran有限元分析软件,建立了某渔船与码头碰撞的有限元模型,并模拟其碰撞全过程。通过对渔船与码头之间的碰撞力变化、能量转化、损伤变形以及等效应力等情况进行分析,得出了渔船与码头碰撞的一般规律和特点。针对碰撞中渔船船首构件的吸能损伤特性进行了研究,得出渔船船首构件的吸能与失效具有先后顺序,并且渔船船首外板是主要的吸能构件,从而为后期渔船船首结构的耐撞性设计与渔船的海损评估提供参考。     

船首形状对舷侧结构碰撞性能的影响研究

船舶碰撞问题一直是船舶力学界研究的热点,但以往的研究并没有深入分析各类船舶的不同艏部形状对碰撞性能所产生的影响.为此利用数值仿真软件MSC/Dytran,对具有不同曲率的球鼻型船首和不同张角的常规船首撞击下舷侧结构的碰撞性能进行了定量的比较研究.结果表明,撞击船首部形状对被撞船舷侧结构的碰撞性能产生显著的影响,撞击船球鼻曲率形状参数越小或艏部张角越大,舷侧结构极限撞深提高,碰撞力增大,极限撞深时的吸能增多.