船舶局部砰擊載荷與結(jié)構響應計算方法研究.pdf

1、船舶局部砰擊載荷與結(jié)構響應是船舶結(jié)構安全設計中的關鍵問題，也是目前船舶結(jié)構領域的熱點問題。為合理地設計頻繁遭受砰擊的船舶局部結(jié)構，同時也增加我國在國際船級社協(xié)會共同規(guī)范制定中的話語權。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艔亩S砰擊問題入手，開展了剛性楔形和曲線剖面的入水砰擊研究。通過分析楔形剖面入水砰擊的“modified Logvinovich model”(MLM)解析模型，本文提出了一種半解析模型，該模型修正了楔形剖面斜升角較大時，

2、MLM解析模型中不合理的負壓區(qū)域和壓力分布，并且能夠處理流動分離問題。利用楔形剖面入水的半解析模型，給出了一種曲線剖面砰擊壓力峰值系數(shù)預報方法，該方法能夠考慮斜升角變化對砰擊壓力峰值系數(shù)的影響。通過對比半解析模型和商業(yè)軟件LS-DYNA的計算結(jié)果，驗證了半解析模型在楔形和曲線剖面入水砰擊問題分析中的適用性。
　?、瓶紤]到實際結(jié)構的彈性效應，本文提出了一種用于分析復雜楔形板架入水砰擊的水彈性方法，并開發(fā)了相應程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)值計算。利用水

3、彈性程序和LS-DYNA軟件來求解彈性板條梁模型的入水砰擊問題，通過對比兩種方法的計算結(jié)果，分析出流固耦合動力方程中的阻尼項存在不合理，并引入了阻尼修正系數(shù)來改進計算結(jié)果。針對板條梁模型和板架模型，通過對比阻尼修正的水彈性程序和LS-DYNA軟件的計算結(jié)果，驗證了本文水彈性方法的正確性。
　?、情_展了二維、三維模型的落體砰擊載荷試驗。通過試驗數(shù)據(jù)的分析，驗證了試驗具有較好的穩(wěn)定性。針對二維剖面模型落體試驗，通過對比砰擊壓力載荷試驗

4、值和LS-DYNA軟件計算值，驗證了本文利用LS-DYNA軟件分析入水砰擊問題的正確性。介紹了三維首部模型落體砰擊載荷試驗技術，通過對試驗數(shù)據(jù)的分析，提出了一種快速預報三維首部外飄砰擊壓力峰值系數(shù)的計算方法。
　　⑷開展了波浪中船舶局部砰擊載荷的研究。基于三維線性頻域理論和三維非線性時域理論實現(xiàn)了船首局部位置與波浪之間相對運動的計算。通過對短期設計海況下垂向砰擊速度的概率分析得到了垂向砰擊速度設計值。結(jié)合垂向砰擊速度和砰擊壓力峰值

5、系數(shù)，得到了只考慮垂向運動的砰擊壓力設計載荷。綜合三維線性頻域方法、砰擊速度的概率分析方法、模型試驗結(jié)果和規(guī)范方法，給出了一種更為理性的船首外飄砰擊壓力設計載荷直接計算方法。
　?、砷_展了砰擊載荷作用下局部結(jié)構響應的研究，并給出了一種實船局部強度評估的直接計算方法。引入了等效靜力系數(shù)，建立了局部結(jié)構動力響應和靜力響應之間的聯(lián)系。針對彈性板架入水砰擊問題，分析了砰擊速度、斜升角、邊界條件和網(wǎng)格密度對等效靜力系數(shù)的影響。利用彈性板架入