lng船舷側(cè)碰撞損傷場(chǎng)景下極限強(qiáng)度研究

1、<p>　　LNG船舷側(cè)碰撞損傷場(chǎng)景下的極限強(qiáng)度研究</p><p>　　王澤平1,2，胡志強(qiáng)3，陳 剛1,4</p><p>　　（1．上海交通大學(xué) 海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；2．高新船舶與深海開(kāi)發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 200240；3．英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué) 船舶科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，紐卡斯?fàn)?，英?guó) NE1 7RU；4．中國(guó)船舶及海洋工程設(shè)計(jì)研究院，上海 2

2、00011）</p><p>　　摘 要：利用有限元數(shù)值仿真技術(shù)和ABAQUS軟件，建立LNG船液艙圍護(hù)系統(tǒng)以及艙段的有限元模型，模擬LNG船舷側(cè)受撞擊場(chǎng)景。在碰撞損傷基礎(chǔ)上，對(duì)含有液艙圍護(hù)系統(tǒng)的LNG船艙段開(kāi)展極限強(qiáng)度研究，獲取LNG船艙段結(jié)構(gòu)的極限承載能力。研究發(fā)現(xiàn)，在船體達(dá)到極限強(qiáng)度狀態(tài)之前，液艙圍護(hù)系統(tǒng)不會(huì)失效。</p><p>　　關(guān)鍵詞：LNG船；船舶碰撞；剩余極限強(qiáng)度；數(shù)值

3、仿真；損傷分析</p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：U661.43 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 【DOI】10.13788/j.cnki.cbgc.2017.07.001</p><p>　　Ultimate Strength Study of LNG Carrier in</p><p>　　Side Collision Damage Scenarios</p&

4、gt;<p>　　WANG Zeping1,2, HU Zhiqiang3, CHEN Gang1,4</p><p>　　(1. State Key Laboratory of Ocean Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China; 2. Collaborative Innovation Center fo

5、r Advanced Ship and Deep-Sea Exploration(CISSE), Shanghai 200240, China; 3. School of Marine Science & Technology, Newcastle University, Newcastle upon Tyne, UK, NE1 7RU; 4. Marine Design & Research Institute of

6、China, Shanghai 200011, China)</p><p>　　Abstract: By using numerical simulation methodology and ABAQUS software, the cargo containment system and the LNG carrier structure model were established; then the c

7、ollisions scenarios between striking ship and LNG side structure are simulated. Based on the simulation results and the collision damage, the ultimate strength of the LNG carrier containing the cargo containment system w

8、as investigated, on purpose of obtaining the ultimate strength of the LNG carrier. It is concluded that the conta</p><p>　　Key words: LNG carrier; ship collision; residual ultimate strength; numerical simul

9、ation; damage analysis</p><p><b>　　0 引言</b></p><p>　　隨著市場(chǎng)對(duì)于液化天然氣（LNG）的需求量不斷增加，海上液化天然氣的運(yùn)輸量也顯著提高。LNG船屬于危險(xiǎn)品運(yùn)輸船，在航行時(shí)若與其他船舶發(fā)生碰撞，會(huì)發(fā)生十分嚴(yán)重的事故。LNG船內(nèi)部裝載的是?163 ℃左右的液化天然氣，當(dāng)發(fā)生碰撞后，不僅易使船體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞，還有

10、可能導(dǎo)致液艙圍護(hù)系統(tǒng)損壞進(jìn)而引發(fā)LNG泄漏，泄漏的氣體如果遇到明火甚至?xí)l(fā)生爆炸。2017年2月23日，一艘卡塔爾Nakilat公司擁有并由殼牌航運(yùn)公司（Shell）負(fù)責(zé)管理的21萬(wàn)方LNG船Al Khattiya在波斯灣南岸與一艘油輪相撞后，右舷受到嚴(yán)重?fù)p壞，導(dǎo)致壓載水漏出，所幸沒(méi)有LNG從液艙泄露。為防止類(lèi)似事故發(fā)生后產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，準(zhǔn)確評(píng)估碰撞后LNG船的剩余極限強(qiáng)度對(duì)于LNG船的安全性具有十分重要的意義。</p>

11、<p>　　船舶碰撞屬于強(qiáng)動(dòng)態(tài)非線性過(guò)程，碰撞過(guò)程中會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)塑性變形，甚至撕裂等行為。船舶碰撞研究的主要方法有經(jīng)驗(yàn)公式法、簡(jiǎn)化解析法、試驗(yàn)法和有限元數(shù)值仿真法[1]。經(jīng)驗(yàn)公式法主要是MINORSKY[2]在1959年通過(guò)船舶碰撞試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，提出了船舶碰撞的經(jīng)驗(yàn)公式，但其準(zhǔn)確性不高，所以被后來(lái)的研究者不斷改進(jìn)。簡(jiǎn)化解析法是先進(jìn)行一些假設(shè)，然后通過(guò)建立船舶碰撞或擱淺的數(shù)學(xué)模型，從而得到船舶碰撞或擱淺過(guò)程中相關(guān)的計(jì)算公式；SI

12、MONSEN等[3]通過(guò)LS_DYNA軟件將其提出的船舶擱淺簡(jiǎn)化解析計(jì)算模型進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)方法主要是進(jìn)行實(shí)船試驗(yàn)或模型試驗(yàn)，得到所需試驗(yàn)數(shù)據(jù)，TABRI等[4]通過(guò)碰撞試驗(yàn)驗(yàn)證了他提出的計(jì)算模型。有限元數(shù)值仿真法可以得到碰撞力和損傷情況，能夠?qū)⑴鲎策^(guò)程真實(shí)模擬出來(lái)，姚琪等[5]提出一套基于雙層底油輪擱淺于臺(tái)型礁石場(chǎng)景下的結(jié)構(gòu)損傷變形非線性機(jī)理模型和解析計(jì)算方法，并通過(guò)數(shù)值仿真計(jì)算驗(yàn)證該機(jī)理模型和解析方法的準(zhǔn)確性。</p>

13、<p>　　對(duì)于船舶碰撞或擱淺后剩余極限強(qiáng)度研究的主要方法有直接計(jì)算法[6]和逐步破壞法[7]。如今，非線性有限元法也被越來(lái)越多地應(yīng)用到船體剩余極限強(qiáng)度的分析中。在這一領(lǐng)域，已經(jīng)有很多國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展許多卓有成效的工作。國(guó)外的學(xué)者PAIK等[6]利用提出的估算完整船體極限強(qiáng)度的公式，對(duì)散貨船進(jìn)行了碰撞擱淺損傷后剩余極限強(qiáng)度的估算；BENSON[8]運(yùn)用逐步破壞法分析了輕型船舶的極限強(qiáng)度。國(guó)內(nèi)的裴志勇等[9]對(duì)進(jìn)水時(shí)受損船底板的

14、極限強(qiáng)度進(jìn)行了研究，包括進(jìn)水時(shí)損傷發(fā)生的原因、損傷變形大小及損傷殘余應(yīng)力對(duì)極限強(qiáng)度的影響等進(jìn)行了分析；孫斌等[10]運(yùn)用逐步破壞法對(duì)油輪側(cè)撞損傷后的剩余極限強(qiáng)度進(jìn)行了快速預(yù)報(bào)。</p><p>　　目前，關(guān)于LNG船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的研究主要是對(duì)LNG船的船體極限強(qiáng)度進(jìn)行分析。賀雙元等[11]運(yùn)用通用軟件MSC/Marc對(duì)LNG船的極限強(qiáng)度進(jìn)行了分析；田文靜[12]用非線性有限元法分析了LNG船的總縱極限強(qiáng)度；李繼中

15、等[13]分析了材料低溫脆性對(duì)LNG船剩余極限強(qiáng)度的影響；EHLERS等[14]分析了低溫對(duì)完整和損傷LNG船極限強(qiáng)度的影響。雖然關(guān)于LNG船結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的一些研究工作取得了一定成果，但是關(guān)于LNG船液艙圍護(hù)系統(tǒng)及其舷側(cè)結(jié)構(gòu)在碰撞后船體的剩余極限強(qiáng)度方面卻少有人進(jìn)行研究。而LNG船的液艙圍護(hù)系統(tǒng)在受到碰撞后很可能會(huì)損壞，由此造成的液化天然氣泄漏事故將會(huì)對(duì)生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)極大威脅。所以，對(duì)LNG船液艙圍護(hù)系統(tǒng)及其舷側(cè)結(jié)構(gòu)在碰撞后船體的剩余極

16、限強(qiáng)度方面的研究具有重要的學(xué)術(shù)和工程意義。</p><p>　　本文利用有限元數(shù)值仿真技術(shù)和ABAQUS軟件，以某LNG船為研究對(duì)象，建立了1/2+1+1/2的LNG船艙段有限元模型，并在液艙左艙壁上建立液艙圍護(hù)系統(tǒng)，模擬了5 000 t油船在典型碰撞速度下撞擊LNG船舷側(cè)的典型碰撞場(chǎng)景。針對(duì)數(shù)值仿真結(jié)果，對(duì)液艙圍護(hù)系統(tǒng)和船體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)以及碰撞力、能量-撞深曲線、彎矩-轉(zhuǎn)角曲線等進(jìn)行了重點(diǎn)分析，確定LNG船在舷側(cè)

17、碰撞場(chǎng)景下的剩余極限強(qiáng)度。由于圍護(hù)系統(tǒng)中的絕緣箱不承受船體總縱彎矩，所以通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，只要碰撞沒(méi)有使絕緣箱達(dá)到應(yīng)力極限，在船體達(dá)到極限強(qiáng)度狀態(tài)之前，液艙圍護(hù)系統(tǒng)不會(huì)失效。</p><p>　　1 LNG船艙段有限元模型介紹</p><p>　　本文所用到的某LNG船的主要參數(shù)如表1所示。</p><p>　　表1 LNG船主要參數(shù)</p><

18、p>　　船舶碰撞的數(shù)值仿真模型包括撞擊船和被撞船。根據(jù)碰撞仿真的特點(diǎn)，通常將撞擊船視為剛體，不考慮其損傷情況和能量吸收狀況。本文選取5 000 t油船作為撞擊船，油船的艏部形狀是傾斜船首。建立撞擊船船首和1/2+1+1/2的LNG船艙段和液艙圍護(hù)系統(tǒng)的有限元模型，網(wǎng)格大小為300 mm，如圖1所示。船體艙段采用Q235鋼材，彈性模量為210 GPa，屈服強(qiáng)度為235 MPa，泊松比為0.3，撞擊船與被撞船之間存在摩擦的影響，摩擦系

19、數(shù)定義為0.3，有限元模型中LNG船艙段采用S4R單元模擬。</p><p>　　圖1 撞擊船船首與被撞LNG船有限元模型</p><p>　　薄膜型LNG船圍護(hù)系統(tǒng)中的絕緣箱可以阻止液艙與外界進(jìn)行熱量交換，液艙示意圖如圖2所示[15]。該圍護(hù)系統(tǒng)采用的是法國(guó)Gaz Transport/Technigaz（GTT）公司設(shè)計(jì)的NO.96薄膜型液艙圍護(hù)系統(tǒng)，如圖3所示[15]。NO.96型液

20、艙圍護(hù)系統(tǒng)主要由絕緣箱、樹(shù)脂繩和殷瓦鋼薄膜等構(gòu)成，每個(gè)絕緣箱都由特制的層合板拼接而成，如圖4所示[16]。在絕緣箱的底部鋪有樹(shù)脂繩，其主要作用是防止因船體內(nèi)板不平整對(duì)絕緣箱產(chǎn)生影響。絕緣箱內(nèi)部填充絕熱材料，以滿(mǎn)足相關(guān)絕熱性能的要求。在主層絕緣箱表面鋪有殷瓦鋼薄膜，其具有熱膨脹系數(shù)低及抗低溫沖擊韌性好等特點(diǎn)。根據(jù)ABS[17]和LR[18]關(guān)于LNG船的規(guī)范，絕緣箱的層合板以及殷瓦鋼薄膜采用殼單元模擬，并將絕緣箱的層合板定義為各向同性的彈

21、性材料，其極限應(yīng)力為40 MPa。當(dāng)絕緣箱層合板的應(yīng)力達(dá)到40 MPa時(shí)即認(rèn)為其達(dá)到強(qiáng)度極限，絕緣箱便會(huì)失效。殷瓦鋼薄膜很薄，厚度僅0.7 mm，通常認(rèn)為其不承受剪切載荷。由于絕緣箱與船體艙壁之間通過(guò)樹(shù)脂繩連接，所以圍護(hù)系統(tǒng)與船體結(jié)構(gòu)之間滿(mǎn)足相對(duì)位移的要求。</p><p>　　圖2 薄膜型LNG船液艙示意圖</p><p>　　圖3 GTT公司NO.96型液艙圍護(hù)系統(tǒng)</p&g

22、t;<p>　　圖4 NO.96型絕緣箱</p><p>　　2 碰撞場(chǎng)景的確定</p><p>　　確定碰撞場(chǎng)景時(shí)需要確定撞擊船的碰撞速度和碰撞位置。如果撞擊船的碰撞速度過(guò)大，會(huì)使LNG船的絕緣箱達(dá)到應(yīng)力極限，則液化天然氣發(fā)生泄漏，此時(shí)LNG船已經(jīng)不安全。通過(guò)試算以及查閱相關(guān)資料，確定油船的典型碰撞速度為2 m/s，應(yīng)確保在碰撞過(guò)程中絕緣箱層合板的應(yīng)力不會(huì)達(dá)到其極限應(yīng)力

23、40 MPa。選取3個(gè)有代表性的撞擊位置：1）撞擊點(diǎn)位于舷側(cè)縱桁與橫艙壁交叉處；2）撞擊點(diǎn)位于相鄰橫艙壁中間處的舷側(cè)縱桁上；3）撞擊點(diǎn)位于兩相鄰舷側(cè)縱桁與橫艙壁圍成的矩形框的中間處。具體碰撞位置如圖5所示。</p><p>　　a) 撞擊位置 b) 撞擊場(chǎng)景1</p><p>　　c) 撞擊場(chǎng)景2 d) 撞擊場(chǎng)景3</p><p>

24、;　　圖5 撞擊位置示意圖</p><p><b>　　3 結(jié)果及分析</b></p><p>　　利用有限元軟件ABAQUS完成碰撞過(guò)程并進(jìn)行碰撞分析，得到在3個(gè)不同撞擊場(chǎng)景下的結(jié)構(gòu)變形能-撞深曲線和碰撞力-撞深曲線，分別如圖6和圖7所示。</p><p>　　a) 撞擊場(chǎng)景1 b) 撞擊場(chǎng)景2

25、 c) 撞擊場(chǎng)景3</p><p>　　圖6 結(jié)構(gòu)變形能-撞深曲線</p><p>　　a) 撞擊場(chǎng)景1 b) 撞擊場(chǎng)景2 c) 撞擊場(chǎng)景3</p><p>　　圖7 碰撞力-撞深曲線</p><p>　　3.1 能量吸收和碰撞力</p><p>　　從圖6

26、的結(jié)構(gòu)變形能-撞深曲線可以看出：撞擊場(chǎng)景1和撞擊場(chǎng)景2中，隨著撞深增加，LNG船的能量吸收值也迅速增加；而對(duì)于撞擊場(chǎng)景3，在開(kāi)始階段LNG船的能量吸收值相比于撞擊場(chǎng)景1和撞擊場(chǎng)景2要緩慢，原因是撞擊場(chǎng)景1和撞擊場(chǎng)景2中的撞擊位置位于強(qiáng)構(gòu)件的交叉處，橫艙壁和舷側(cè)縱桁可以迅速吸收撞擊船的動(dòng)能，而撞擊場(chǎng)景3中的撞擊位置在舷側(cè)縱桁和橫艙壁圍成的矩形框中間，此處并沒(méi)有強(qiáng)構(gòu)件可以快速吸收撞擊船的動(dòng)能，所以在撞擊開(kāi)始階段撞擊場(chǎng)景3中LNG船能量吸收值

27、增加緩慢，之后隨著撞深的增加，LNG船吸收的能量都呈現(xiàn)平穩(wěn)增加的趨勢(shì)。</p><p>　　從圖7的碰撞力-撞深曲線可以看出：3種撞擊場(chǎng)景下的碰撞力-撞深曲線呈現(xiàn)出明顯的非線性特征，在碰撞過(guò)程中會(huì)有多次的上升和下降，但總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。碰撞力的每一次下降都與LNG船舷側(cè)構(gòu)件的屈曲相關(guān)，尤其是強(qiáng)肋板和舷側(cè)縱桁的屈曲。此外，兩船之間的接觸面積大小也會(huì)對(duì)碰撞力產(chǎn)生影響，接觸的面積越大，參與碰撞的構(gòu)件數(shù)量就會(huì)越多，那么碰

28、撞力也就越大。在船舶碰撞過(guò)程中，兩船之間的接觸面積是逐漸增大的，所以碰撞力在總體上呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。</p><p>　　3.2 液艙圍護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)響應(yīng)</p><p>　　在碰撞速度為2 m/s的情況下，3種撞擊場(chǎng)景中絕緣箱的最大應(yīng)力響應(yīng)時(shí)歷曲線如圖8所示。從圖中可以看出，3種撞擊場(chǎng)景中絕緣箱的最大應(yīng)力值小于絕緣箱層合板的極限應(yīng)力40 MPa，即絕緣箱沒(méi)有失效，所以可在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析L

29、NG船的剩余極限強(qiáng)度。在碰撞損傷的基礎(chǔ)上，繼續(xù)利用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行碰撞后LNG船的剩余極限強(qiáng)度分析，求解時(shí)通過(guò)參考點(diǎn)對(duì)兩個(gè)端面進(jìn)行耦合約束，其中在艙段的一端放松橫向角位移，艙段的另一端放松橫向角位移和垂向線位移。通過(guò)多次試算，在加載時(shí)將加載速率設(shè)為0.01 rad/s，這樣在節(jié)省計(jì)算時(shí)間的同時(shí)也能使計(jì)算精度有所保證。</p><p>　　a) 撞擊場(chǎng)景1 b) 撞

30、擊場(chǎng)景2 c) 撞擊場(chǎng)景3</p><p>　　圖8 碰撞過(guò)程中絕緣箱最大應(yīng)力響應(yīng)時(shí)歷曲線</p><p>　　3.3 LNG船剩余極限強(qiáng)度</p><p>　　通過(guò)有限元軟件ABAQUS進(jìn)行碰撞后LNG船的剩余極限強(qiáng)度分析，得到碰撞后LNG船的極限彎矩與絕緣箱應(yīng)力曲線，如圖9所示。</p><p>　

31、　a) 撞擊場(chǎng)景1 b) 撞擊場(chǎng)景2 c) 撞擊場(chǎng)景3</p><p>　　圖9 碰撞后LNG船彎矩與絕緣箱應(yīng)力曲線</p><p>　　LNG船在碰撞后是否安全，不僅取決于船體結(jié)構(gòu)的剩余極限強(qiáng)度，還取決于其圍護(hù)系統(tǒng)中的絕緣箱能否在船體損傷狀態(tài)下承受結(jié)構(gòu)變形所引起的應(yīng)力載荷，所以在進(jìn)行剩余極限強(qiáng)度分析時(shí)，

32、要考慮加載彎矩的過(guò)程中是船體結(jié)構(gòu)先達(dá)到強(qiáng)度極限還是絕緣箱先達(dá)到應(yīng)力極限。如果船體結(jié)構(gòu)達(dá)到強(qiáng)度極限時(shí)絕緣箱還沒(méi)有達(dá)到應(yīng)力極限，那么這個(gè)極限強(qiáng)度數(shù)值便是船體的剩余極限強(qiáng)度；如果船體達(dá)到極限強(qiáng)度之前絕緣箱已經(jīng)達(dá)到了應(yīng)力極限，那么液化天然氣會(huì)發(fā)生泄漏，此時(shí)的LNG船已不再安全。從圖9可以看出：在3種碰撞場(chǎng)景中，隨著彎矩加載不斷進(jìn)行，均是船體結(jié)構(gòu)先達(dá)到強(qiáng)度極限，緊接著絕緣箱的應(yīng)力值迅速上升，但3種碰撞場(chǎng)景中絕緣箱的應(yīng)力值都沒(méi)有超過(guò)40 MPa，主

33、要原因包括：1）絕緣箱不承受船體總縱彎矩，因?yàn)樵贚NG船中，絕緣箱的材料是層合板，主要作用是填充泡沫絕熱材料進(jìn)行隔熱保溫；2）選取的典型碰撞速度為2 m/s，在這個(gè)速度下的碰撞沒(méi)有使LNG船的舷側(cè)部位受損嚴(yán)重，LNG船在碰撞后仍具有足夠的剩余極限強(qiáng)度，所以在此種情況下船體結(jié)構(gòu)的極限強(qiáng)度值便為L(zhǎng)NG船的剩余極限強(qiáng)度。</p><p>　　表2為3種撞擊場(chǎng)景下的極限彎矩?cái)?shù)值可以看出：撞擊場(chǎng)景3的極限強(qiáng)度值最小，撞擊場(chǎng)

34、景1的值最大，所以在相同速度下撞擊LNG船舷側(cè)，最危險(xiǎn)的是撞擊場(chǎng)景3。通過(guò)圖9可以看出：在計(jì)算極限強(qiáng)度的加載過(guò)程中，由于絕緣箱不參與承受船體總縱彎矩，所以當(dāng)船體達(dá)到極限彎矩之前絕緣箱的應(yīng)力值上升很小，當(dāng)船體達(dá)到限彎矩后緊接著絕緣箱的應(yīng)力值才迅速上升，并且在這3種碰撞場(chǎng)景的加載過(guò)程中絕緣箱的應(yīng)力值都沒(méi)有達(dá)到其極限應(yīng)力40 MPa。所以在3種碰撞場(chǎng)景下，剩余極限強(qiáng)度值不同的原因與絕緣箱的應(yīng)力響應(yīng)關(guān)系不大，而應(yīng)該與撞擊船的撞擊點(diǎn)位置距離LNG

35、船剖面中和軸的遠(yuǎn)近有關(guān)。</p><p>　　表2 碰撞后LNG船剩余極限強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果</p><p>　　從表3可以看出：增大油船的撞擊速度至3 m/s，碰撞過(guò)程中圍護(hù)系統(tǒng)的絕緣箱不會(huì)達(dá)到應(yīng)力極限失效，在碰撞損傷的基礎(chǔ)上利用有限元軟件ABAQUS進(jìn)行碰撞后LNG船的剩余極限強(qiáng)度分析。計(jì)算中發(fā)現(xiàn)：3種碰撞場(chǎng)景下，隨著加載的不斷進(jìn)行，也是船體結(jié)構(gòu)先達(dá)到強(qiáng)度極限，緊接著絕緣箱的應(yīng)力值迅速上升

36、，與撞擊速度為2 m/s的油船進(jìn)行碰撞后極限強(qiáng)度分析的響應(yīng)特點(diǎn)一致。這進(jìn)一步驗(yàn)證了，只要在碰撞過(guò)程中圍護(hù)系統(tǒng)中的絕緣箱沒(méi)有達(dá)到應(yīng)力極限發(fā)生損壞，則之后在不斷加載計(jì)算極限強(qiáng)度的過(guò)程中，都是船體結(jié)構(gòu)先達(dá)到極限狀態(tài)，而圍護(hù)系統(tǒng)不會(huì)先于船體結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)失效。</p><p>　　從撞擊速度為4 m/s和5 m/s的情景下可以看出：5 000 t油船以4 m/s的速度撞擊此LNG船相鄰橫艙壁中間處的舷側(cè)縱桁以及相鄰舷側(cè)

37、縱桁與橫艙壁圍成的矩形框的中間處時(shí)，圍護(hù)系統(tǒng)會(huì)失效；油船以5 m/s的速度撞擊此LNG船的3個(gè)典型位置時(shí)，圍護(hù)系統(tǒng)都會(huì)失效。所以，5 000 t油船以4 m/s的速度撞擊此LNG船舷側(cè)縱桁與橫艙壁交叉處可以認(rèn)為是此LNG船能夠承受的極限撞擊力。</p><p>　　表3 不同碰撞速度、撞擊場(chǎng)景下圍護(hù)系統(tǒng)中絕緣箱是否失效</p><p><b>　　4 結(jié)論</b>

38、</p><p>　　本文利用有限元軟件ABAQUS分析了LNG船受到碰撞后圍護(hù)系統(tǒng)中絕緣箱的最大應(yīng)力情況，并在此基礎(chǔ)上分析了碰撞后LNG船的剩余極限強(qiáng)度，得到以下結(jié)論：</p><p>　　1）LNG船在受到撞擊后是否安全，首先要考慮圍護(hù)系統(tǒng)中的絕緣箱能否承受船體損傷狀態(tài)下結(jié)構(gòu)變形引起的應(yīng)力載荷。如果在船體結(jié)構(gòu)達(dá)到剩余極限強(qiáng)度之前，絕緣箱已經(jīng)達(dá)到應(yīng)力極限，那么液化天然氣會(huì)發(fā)生泄漏，LNG

39、船已不再安全。</p><p>　　2）當(dāng)兩船發(fā)生碰撞時(shí)，若撞擊位置位于強(qiáng)構(gòu)件的交叉處，則LNG船可以迅速吸收撞擊時(shí)的能量，隨著撞深的增加，LNG船的能量吸收總體呈現(xiàn)平穩(wěn)上升的趨勢(shì)。</p><p>　　3）兩船碰撞時(shí)的碰撞力曲線呈現(xiàn)出明顯的非線性特征，曲線的波動(dòng)與LNG船舷側(cè)構(gòu)件的屈曲、兩船之間的接觸面積大小等有關(guān)。</p><p>　　4）如果撞擊船的撞擊位置距

40、離LNG船橫剖面中和軸越遠(yuǎn)，那么LNG船損失的極限強(qiáng)度值會(huì)越大，情況越危險(xiǎn)。</p><p>　　5）LNG船在受到撞擊后，只要液艙圍護(hù)系統(tǒng)中的絕緣箱沒(méi)有達(dá)到應(yīng)力極限發(fā)生損壞，那么在加載分析極限強(qiáng)度的過(guò)程中，都是船體結(jié)構(gòu)先達(dá)到極限狀態(tài)，而液艙圍護(hù)系統(tǒng)不會(huì)在船體結(jié)構(gòu)達(dá)到極限狀態(tài)之前失效。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p&

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