艏部形狀對(duì)船—冰碰撞性能的影響研究.pdf

1、渤海及黃海北部每年冬季都會(huì)出現(xiàn)大量海冰，其對(duì)海上船舶安全航行以及人員生命安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。冰情對(duì)海上航運(yùn)業(yè)、漁業(yè)、石油開采業(yè)等活動(dòng)造成了嚴(yán)重的破壞，給人們的經(jīng)濟(jì)帶來了極大的損失。由于環(huán)渤海地區(qū)的冰情是季節(jié)性的，并且具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，因此在該區(qū)域航行的船舶一般均未采取破冰裝置。因此研究不同形狀船艏的破冰能力，對(duì)于在該區(qū)域航行的船舶具有一定的實(shí)際意義。
　　本文應(yīng)用LS-DYNA有限元軟件模擬不同船艏形狀與冰排的碰撞場(chǎng)景，采用Lag

2、range格式中心差分算法計(jì)算了船—冰碰撞的大變形問題，探討船艏形狀的不同對(duì)船—冰碰撞過程的影響。
　　基于冰的各向同性彈性斷裂模型，通過將該冰體材料模型在碰撞過程中計(jì)算得到的壓強(qiáng)—面積曲線與ISO-ALIE推薦曲線以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，有效地驗(yàn)證了冰的材料模型和LS-DYNA軟件分析方法的可行性，該材料模型可應(yīng)用于船—冰碰撞的數(shù)值模擬計(jì)算。忽略船艏結(jié)構(gòu)的損傷變形，研究了船艏形狀的不同對(duì)其破冰能力的影響，分別以船艏的初速度和冰的厚

3、度為變量，采用LS-DYNA非線性有限元軟件對(duì)不同船艏形狀與冰排碰撞問題展開數(shù)值模擬研究。分析比較了船艏的破冰距離、受到的冰載荷、動(dòng)能變化量以及冰的變形能等，發(fā)現(xiàn)不同形狀船艏在相同工況下其破冰距離、受到的冰載荷以及能量變化有顯著的差異。最后考慮船艏的損傷變形，通過建立一個(gè)13000t級(jí)散裝貨船的簡(jiǎn)化球鼻艏模型，以外板的厚度、強(qiáng)構(gòu)架的厚度、船艏的質(zhì)量為變量，分別從碰撞損傷變形、能量變化、碰撞力與破冰距離等方面研究船—冰碰撞的動(dòng)力響應(yīng)，定性