船體外板在船舶擱淺與碰撞中的變形機(jī)理研究.pdf

1、船舶在航行的過程中，由于人為的操作失誤或惡劣航行環(huán)境的影響，可能發(fā)生擱淺或碰撞事故。船舶擱淺時，如果觸碰到較為堅硬鋒利的礁石，船底板會面臨被撕裂的風(fēng)險；船側(cè)結(jié)構(gòu)若遭受帶球鼻艏船的艏撞，存在著破損的風(fēng)險。船底板擱淺而撕裂與船側(cè)板受側(cè)撞而破損均是非常危險的狀態(tài)，可能降低船體梁結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度而導(dǎo)致危險，也可能導(dǎo)致原油泄漏，造成人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失或巨大的生態(tài)災(zāi)難。開展船舶擱淺與碰撞的研究，能為船舶結(jié)構(gòu)的耐撞性設(shè)計提供理論依據(jù)，且有利于危險擱淺碰撞場

2、景下的快速風(fēng)險評估。研究船舶擱淺與碰撞一般采用的方法有經(jīng)驗公式法、實驗法、有限元數(shù)值仿真法以及簡化解析分析法等。其中，簡化解析分析法能對結(jié)構(gòu)變形失效的內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行剖析，且擁有計算量小、精度較高、適用范圍廣等優(yōu)點，因此被廣泛的應(yīng)用于船舶碰撞與擱淺的研究當(dāng)中。
　　本文選取了船底板擱淺于錐形礁石以及船側(cè)外板受球鼻艏撞擊這兩個危險的擱淺碰撞場景，具體研究了這兩個場景下船體外板的結(jié)構(gòu)變形響應(yīng)，研究內(nèi)容主要分為兩大部分。第一部分研究擱淺場景

3、中船底板撕裂的變形機(jī)理，提出了一個新的針對圓錐形剖面礁石擱淺場景下板材撕裂機(jī)理的解析計算模型，得到了穩(wěn)定狀態(tài)下板材撕裂力的解析解。第二部分研究重點關(guān)注船側(cè)外板受球鼻艏結(jié)構(gòu)撞擊的場景，提出了一個新的船側(cè)方板受橢球形撞擊物撞擊的解析計算模型，得到了方板所受的撞擊力隨撞頭撞深變化的解析解。通過與已有的實驗數(shù)據(jù)以及一系列擱淺碰撞場景的數(shù)值仿真計算數(shù)據(jù)的對比分析，所提出的解析計算模型得到了驗證。
　　本文的研究關(guān)注船舶碰撞與擱淺場景中兩個比