舰船在波浪中的非线性运动响应与砰击研究

摘要

砰击载荷是一种瞬时的高度非线性载荷,在砰击发生的瞬间,船体局部将承受极大的冲击力,这种冲击力对船体结构的影响巨大。本文针对船舶在波浪中的非线性运动,充分考虑砰击的影响,开发出了全新的计算砰击反馈效应的波浪载荷计算程序。本文的内容主要包括以下几个方面。
　　首先,本文基于非线性切片理论,建立了在波浪中船体垂荡运动和纵倾运动的耦合运动动力方程,并在时域内给出了不同浪向角下的船舶的垂荡运动响应和纵倾运动响应,以及各横剖面的剪力等。
　　其次,本文还参考了Ochi底部砰击试验所提出的经验公式,并对某舰船的各横剖面的砰击压力系数进行了推导。同时,本文还对不同频率下砰击载荷的大小、位置等进行了研究,并考虑了短时间内的砰击影响,在时域内给出了垂荡和纵倾的运动响应,以及各横剖面的剪力。
　　最后,本文还开发了计算砰击反馈效应的波浪载荷计算程序,为舰船在波浪中的响应预报提出了新的方法。
　　结果表明,该船在低频的入射波中更易发生底部砰击,并且砰击对全船的运动响应影响不大,但对某些剖面的剪力和弯矩影响巨大,不容忽视。

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1 绪论

1.1课题研究的目的与意义

1.2关于船舶运动的国内外研究综述

1.3关于砰击的研究综述

1.4本章小结

2 基于切片法的波浪响应预报理论

2.1概述

2.2坐标系的建立

2.3波浪和船体相对运动的理论描述

2.4运动方程的建立

2.5切片法的基本原理

2.6剖面附加质量和附加阻尼系数的求导

2.7运动方程的求解

2.8实船算例

2.9本章小结

3 砰击载荷的理论分析

3.1概述

3.2船体砰击的种类

3.3剖面砰击载荷的理论推导

3.4船体砰击载荷的推导

3.5本章小结

4 耦合砰击效应分析

4.1砰击对船体剖面载荷的影响

4.2关于砰击对船体运动响应的影响

4.3耦合砰击回馈效应的运动响应和剖面载荷预报结果对比

4.4本章小结

5 总结与展望

5.1本文的结果

5.2结果展望

致谢

参考文献

附 录 攻读硕士学位期间发表的论文和参与的研究项目