船舶-桥梁单墩碰撞的数值模拟分析

为了保障船员人身安全和航运财产安全,防止船舶与桥墩发生碰撞导致船舶碰撞区域发生高应力与大变形,本文通过使用AutoCADANSYS/LS-DYNA软件联合建模,建立了船舶与桥梁单墩的三维有限元模型,依照相关规范要求,通过LS-DYNA计算了1,500T的船舶在0°正面撞击和15°斜向撞击时的工况。分析了船舶与桥墩碰撞的基本过程、碰撞力时程曲线的变化趋势、船艏的损伤变形等等,可供同类型桥墩的防撞系统设计提供一定的参考意见。     

船撞桥概率分析

统计了船舶撞击桥梁事故并分析其原因。以昆兹模型为基础,推导出能应用到船舶撞击桥墩实际情况中的碰撞概率公式,并把此公式应用到了船舶撞击桥墩、撞击桥梁横梁的情况中,同时推导了船撞桥不同撞击角度对应的撞击概率。     

桥墩轴线与水流夹角对船舶通航安全影响的研究

应用船舶碰撞桥墩的概率风险计算理论,通过对船舶碰撞桥墩的风险概率进行比较计算,得出了桥墩轴线与水流夹角对船舶通航安全有显著的影响。     

桥墩轴线与水流夹角对船舶通航安全影响的研究

应用船舶碰撞桥墩的概率风险计算理论,通过对船舶碰撞桥墩的风险概率进行比较计算,得出了桥墩轴线与水流夹角对船舶通航安全有显著的影响。     

船舶与桥墩碰撞的数值模拟

利用有限元软件,模拟4种不同载重吨位的船舶以不同的速度与某桥墩发生碰撞的过程,演示有限元法仿真计算船桥碰撞问题的一般过程,着重分析船舶和桥墩的损伤程度.在此基础上,归纳出撞深速度、撞击时间-速度和桥墩的应力分布.     

转动式桥墩防撞装置设计探讨

船舶碰撞桥梁可能会导致船舶沉没、大桥坍塌等重大事故。在碰撞事故不可避免的情况下,给桥墩装设防碰撞装置以降低船舶碰撞桥梁造成的危害。文中从动量、能量转化的角度分析船舶撞桥的过程,提出了转动式桥墩防撞装置的设想。理论上这种装置能化解船舶的大部分撞击能量,最大限度降低最大撞击力,达到保护桥梁和船舶的目的。     

内河航道桥梁船撞时船体最大变形量研究

目前在桥梁船撞防护的专项设计或船撞力专题研究中,对船舶撞击力的研究和桥梁在船舶撞击作用下的响应关注较多,而对船体最大变形量的研究较少。基于ANSYSLS-DYNA软件,对4种不同载质量的内河代表船舶在3种航速、2种碰撞角度下撞击4种墩型的船撞工况进行数值模拟,提取船体最大变形量,并分析船体最大变形量与船舶载质量、撞击速度、桥墩类型及撞击角度的关联性,同时与经验公式做对比。研究结果表明,撞击速度及撞击角度是船体最大变形量的主要控制因素,桥墩类型与之关系不明显。     

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。     

不同碰撞角度下水-船-墩流固耦合数值模拟研究

为研究不同碰撞角度下流体对船桥碰撞过程的影响，本文建立了水-船-墩精细化流固耦合模型，流体域采用ALE描述，船-桥结构采用Lagrange描述，通过罚函数算法实现结构-流体间的耦合。通过数值造波结果与解析解对比，验证了数值水池和耦合接触算法的可靠性。随后在0°～45°范围内开展了碰撞数值模拟，并与附加质量模型在能量转化、碰撞力、桥墩内力及位移、船舶损伤及航迹方面进行了对比。结果表明：流体对碰撞力影响较小；附加质量模型会略微夸大桥墩位移，但差别较小；两种模型的船舶撞损差别较大，不考虑流体时将夸大船舶撞损程度，最高可达21%；流体对船舶航迹与姿态会产生显著影响，流固耦合模型中船舶会明显滞后于附加质量模型。     

计算船撞力选择撞击速度时考虑墩位流速的方法

进行桥墩防撞设计时,船舶撞击速度是计算船撞力的重要参数之一,它直接影响到船撞力的大小和桥梁的设防标准。本文在分析各国船舶撞击桥墩的速度选取方法的基础上,研究了实际发生船撞时的速度和船舶偏航时船撞速度沿横向的变化趋势,指出了目前世界各国使用的5种方法存在的不足,提出了考虑船撞速度沿桥轴线方向的分布及船舶意外失速等因素综合影响下的撞击速度的计算方法。通过在安庆长江铁路大桥船撞研究中的应用实例,说明按照各桥墩所在位置选取的不同撞击速度计算船撞力的方法较为合理,可作为防船撞研究和设计的参考。     

Logistic回归模型在船舶碰撞受损因素分析的应用

船舶在高速航行时,为了避免发生碰撞,需要重点对周边的环境进行监控,在了解到其他船舶航向的同时,还需要主动评估碰撞所产生的危险因素。因此,对船舶运动的预测显得至关重要,本文通过优化算法及Logistic回归模型,对船舶在发生碰撞时的受损因素,进行模块化分析,并基于该模型设计了评估算法,将影响船舶的各项因素进行分解,通过回归验证,进一步提升该模型的准确度,降低了船舶发生碰撞的概率;同时,也有利于提高航运管理水平,在仿真验证中,采用数据分析为主的方法。实验数据表明,该模型能够准确预测船舶发生的潜在危险因素。     

对船舶抗碰撞性能分析中的两个因素的评述

从以往的对船舶的抗碰撞分析研究中,发现有两个因素在很多分析中被忽略,一个是船舶碰撞中最易破坏位置的选择,另一个是在某些船舶舷侧舱水存在时忽略了其对船舶抗碰撞性能的影响.通过对典型结构进行仿真分析,指出船舶最佳碰撞位置的选择并非一定位于通常所认为的强框架中心点处,而是取决于板与加强筋的相对刚度,以及撞击船撞头的形状,以及通过某FPSO双舷侧结构为例分析了在舷侧舱水存在的情况下,由于撞击的短时和水的惯性迟滞效应,使得提高了船舶的抗碰撞性能.对这两个因素的分析有助于今后更加完善的对船舶抗碰撞性能进行评估.     

船舶货舱区侧撞桥墩有限元仿真分析

当船舶横穿水道、失控漂移或者船舶规避正面碰撞等情况下,船舶将有可能与桥墩发生侧撞.由于侧撞时船体附连水质量较大,舷侧与桥墩接触面积也很大,故其对桥梁的撞击危害是不容忽视的.本文以某大型跨江桥梁工程为背景,应用非线性有限元软件MSC.Dytran,选取3000DWT油船在3.0 m/s的失控速度下,船舶货舱区侧撞桥梁墩身的有限元仿真试验,并且分析了不同偏心距条件下撞击力和能量的演变过程.仿真试验表明,在同等条件下船舶侧撞的危害不亚于船首正撞.同时,建议将初始侧撞击力控制在足够安全的范围内,而通过增设桥墩的防撞保护装置能实现这一目标.     

基于船桥碰撞的单元填充防护结构研究

文中基于船桥碰撞,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立船艏-单元未填充防护装桥梁模型和船艏-单元填充防护装置-桥梁模型,其中单元填充防护装置将选用泡沫铝作为填充物。然后仿真模拟撞击船舶与上述两类防护装置的桥墩发生横桥向正面碰撞的整个过程,计算并分析各构件受到的碰撞力、能量转化关系以及变形损伤情况。最后对两大情况下得到的计算结果进行对比分析,并得出相应的结论。     

基于全耦合技术的船体结构碰撞性能研究

由于船舶碰撞问题的复杂性,通常是将船舶碰撞的外部机理与内部机理分开研究。作者基于“全耦合”分析技术,建立撞击船与被撞船整船模型,成功解决了船体与流场、撞击船与被撞船的耦合。此外,考虑撞击船与被撞船同步损伤,将内部机理同外部机理同步分析。通过数值仿真计算,分析了碰撞后撞击船与被撞船的运动、能量转化以及碰撞力、损伤变形及各构件的吸能情况。另外,开展多种碰撞工况计算研究,得出了便于工程应用的极限撞速曲线,为后续的船舶碰撞研究提供了技术支撑。     

边界元法在船-桥墩碰撞过程的有限元分析

随着水上交通运输业的不断发展,航道船舶的密度越来越大,随之造成的船-桥墩碰撞事故时有发生,造成经济损失的同时也会带来环境污染。在船舶的结构设计过程中,有必要针对船-桥墩碰撞特性进行局部的优化处理,提高船体的抗碰撞能力,改善船体结构。本文利用有限元分析平台和边界元法,对船-桥墩碰撞过程的静力学和动力学特性进行了分析与仿真。     

船舶模型水池碰撞试验研究

本文提出一种能够模拟船舶海上碰撞环境的模型试验方案,并结合船舶拖曳水池开展了系列模型碰撞试验,分析了不同撞击速度和撞击角度条件下的被撞船模型舷侧结构损伤特性,研究工作可为更好地理解船舶在实际场景下碰撞后的运动规律及仿真方法验证提供试验数据支撑。     

船舶撞击力作用下的墩式码头水工建筑物安全评估

针对遭受船舶撞击的码头水工建筑物安全评估问题，结合船舶与码头发生碰撞的实例，以码头结构现场检测结果为基础，采用水运、公路、铁路行业规范公式推算失控船舶的撞击力，计算船舶撞击后的码头水工建筑物稳定性，综合评估遭受船舶撞击的码头水工建筑物的安全性和适用性，并给出受损部位修复处理及后续运营期监测措施。结果表明，被碰撞的码头靠船墩结构安全性评估等级为A级，结构适用性评估等级为B级。该安全评估方法可为事故鉴定、受损结构修复和码头后期运营提供科学依据和技术支撑。     

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。     

被撞船刚体运动响应的滞后特性

船舶碰撞过程中,被撞船的刚体运动较之碰撞区的局部损伤变形存在一定程度的滞后。本文以理论分析和数值仿真两种方法对该滞后现象进行了研究。提出了运动滞后分析的基本假定和计算公式。研究结果表明,被撞船的运动滞后与撞击速度有重要关系,在高速撞击时,船舶碰撞的内、外部机理计算可相对独立地进行而不会引起明显的分析误差。