冰载下舷侧加强结构强度快速校核方法研究

摘要

随着全球气温不断升高，北极冰川不断的融化，北极航道的通行趋于可行，加上丰富的石油资源，使得人们对北极的研究日渐升温。由于当前北极航线漂浮着许多海冰，航行于北极地区的船舶可能与海冰碰撞，冰船相互作用的撞击力可能会导致船体结构破坏，因此船体结构设计和强度校核需要考虑冰载荷下结构的承载能力。美国船级社ABS对于极地船舶的强度校核中，需要利用非线性有限元进行船体强度评估，评估过程耗时且需要建模工作量大。本文针对极地船舶舷侧加强结构进行强度校核方法的研究，研究工作内容如下。
　　1.介绍了本文的研究背景，研究现状。同时，也介绍了美国船级社ABS的冰级指南中针对极地船舶结构强度校核的直接计算方法。
　　2.研究了船体结构常见的四边刚性固定矩形板的塑性设计公式，在“双钻式”破坏模式的基础上，采用非线性有限元对该破坏模式下推导出来的塑性设计公式进行修正，并验证修正公式的适用性。
　　3．根据得到的修正公式以及导出的矩形板弹性阶段的解析解，将它们用求解船体舷侧板架极限载荷，得到一种适用于冰载荷作用区域小于板格的舷侧结构强度快速校核方法。
　　4.针对冰载荷区域超出单块板格的情况，讨论如何简化建模范围，研究得到三种简化的适用不同载荷范围的建模方式。

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第一章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作

第二章 冰载荷计算原理及非线性有限元计算方法介绍

2.1 基于能量法的冰载荷计算模型

2.2非线性有限元计算方法

2.3本章小结

第三章 四边刚性固定矩形板塑性设计公式

3.1基于屈服线理论的解析解

3.2“双钻形”模型修正

3.3修正公式的精确度验证

3.4本章小结

第四章 极地船舶舷侧板强度快速评估方法

4.1直接计算方法

4.2矩形板的载荷-变形曲线

4.3舷侧板架的板格载荷-相对变形曲线

4.4快速方法

4.5直接计算方法和快速校核方法的对比

4.6本章小结

第五章 基于简化模型的极地船舶舷侧板快速校核方法

5.1 ABS冰级指南要求的模型范围

5.2简化模型

5.3简化方法选择

5.4实例验证

5.5本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表或录用的论文

致谢