冰載荷下螺旋槳靜力分析及冰與槳碰撞動力響應研究.pdf

1、每年入冬，我國渤海和黃海北部海域均有大量海冰出現(xiàn)。船舶在結冰海區(qū)航行時，螺旋槳作為船舶最為脆弱的部分，它裸露在船尾，并且浸入水中深度較淺難以避免與冰發(fā)生相互作用，使得槳葉葉梢及葉緣等區(qū)域均遭受嚴重的損傷。因此，探討船舶螺旋槳受冰作用下的強度問題，對冰區(qū)航行船舶的螺旋槳的結構設計等具有很大的工程和應用價值。
　　本文主要對冰載荷作用下螺旋槳的強度和冰與槳碰撞動力響應問題進行了深入的研究。基于Pro/E建立了螺旋槳幾何模型，根據(jù)中國船

2、級社CCS規(guī)范中冰載荷的計算公式及計算工況，運用ANSYS實現(xiàn)了冰載荷作用下螺旋槳的靜力分析，為螺旋槳受冰載荷作用下的結構強度設計提供了方法支持。
　　基于文獻中的冰高速沖擊實例進行了數(shù)值模擬，冰模型采用SPH方法，計算結果與文獻中的實驗結果進行比對，有效地驗證了冰的數(shù)值模型和碰撞計算方法的可行性。利用ANSYS/LS-DYNA對冰與槳碰撞進行了數(shù)值仿真，建立了冰與槳碰撞計算模型，著重研究了槳葉與單冰塊在不同角度、不同速度、不同位

3、置碰撞，槳葉與不同半徑冰碰撞和槳葉與多冰塊同時發(fā)生碰撞下的動態(tài)結構響應特性，揭示以上情況下槳葉的變形、最大應力應變、以及碰撞過程中的碰撞力等規(guī)律，定性地得出上述因素對冰與槳碰撞的影響。
　　按照中國船級社CCS規(guī)范設計了B1冰級加強型螺旋槳，然后運用同樣的方法進行研究，主要研究了葉厚對螺旋槳受冰載荷能力的影響和葉厚對螺旋槳抗冰沖擊能力的影響，對比得出葉厚的增加提高了螺旋槳的承載能力。
　　本文的研究成果對冰區(qū)螺旋槳的結構設計