基于简化塑性分析法的船舶碰撞研究

摘要

在船舶的使用期内，可能会遭遇船舶碰撞或触底事故，导致船舶永久性损坏。船舶在发生事故时的耐撞性能通常使用两类方法进行评估：简化分析法和数值分析法。本文主要介绍一种简化塑性分析法，估算船舶舷侧结构和船首结构的碰撞响应。并用非线性有限元软件LS-DYNA进行仿真计算，计算结果作为参考，验证简化分析结果的准确性。主要研究工作如下：
　　首先，分别介绍简化塑性分析法计算船舶舷侧结构碰撞力、船首结构碰撞力的理论公式。并以简单的舷侧结构和船首结构模型作为算例，对比有限元计算结果与简化计算结果。
　　其次，以两种不同外形的刚性船首撞击12万吨油轮舷侧结构为算例。介绍简化塑性分析法在计算实际船舶舷侧结构碰撞响应的过程。在计算过程中，舷侧结构与刚性船首接触面大小是否发生变化，会影响简化计算的过程。
　　接着，以三种外形尺寸相同内部加筋形式不同的球鼻艏撞击刚性板为算例。介绍简化塑性分析法在计算船首结构碰撞响应的过程。其中，具体介绍了船首结构在简化计算过程中的基本组件划分方法。根据各船首计算结果的对比，提出了简化方法存在的不足，并给出了缓冲球鼻艏设计参考。
　　然后，以12.6万吨船的船首结构撞击12万吨油轮舷侧结构为算例。介绍简化塑性分析法在考虑碰撞船舶之间相互作用的情况下，计算船舶局部结构碰撞响应的过程。根据船首结构和舷侧结构在不同时刻相对强度大小，将碰撞过程分类。
　　最后对全文进行总结和展望。

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1. 绪论

1.1. 研究背景与意义

1.2. 国内外研究现状

1.3. 论文主要研究内容

2. 简化塑性分析法简介

2.1. 舷侧结构理论公式

2.2. 船首结构理论公式

2.3. 失效位移理论公式

3. 简化方法数值仿真验证

3.1. 单元材料模型

3.2. 材料失效准则

3.3. 船舷公式验证

3.4. 船首公式验证

3.5. 本章小结

4. 油船舷侧结构耐撞性分析

4.1. 有限元分析

4.2. 简化方法计算分析

4.3. 本章小结

5. 缓冲球鼻艏结构设计

5.1. 船首模型简介

5.2. 简化公式应用

5.3. 计算结果分析

5.4. 本章小结

6. 船舶碰撞过程综合分析

6.1. 有限元分析

6.2. 简化方法计算分析

6.3. 本章小结

7. 总结和展望

7.1. 全文总结

7.2. 未来展望

致谢

参考文献