船體結構砰擊載荷的計算研究.pdf

1、流體和結構的相互砰擊問題普遍存在于船舶與海洋工程領域。被砰擊的船體局部區(qū)域結構可能會發(fā)生屈曲破壞，瞬時沖擊壓力非常強大的狀況下可能引起船體變形甚至解體。在實際應用中研究船體結構在工作環(huán)境下所受砰擊壓力規(guī)律很有必要。本文在查閱了很多文獻的基礎上，對砰擊問題的概念、分類以及國內外在該領域的研究進展情況進行了介紹。
　　本文用理論分析和數(shù)值模擬兩種方法研究了流體與結構相互砰擊的現(xiàn)象及其一般規(guī)律。
　　首先重新將砰擊類型定義為兩類，

2、第一類砰擊中水質點初始時刻速度為零，典型問題為結構入水砰擊；第二類砰擊中水質點初始時刻速度不為零，例如船舶在波浪中運動時船首尾遭遇波浪砰擊。針對第一類砰擊，本文在ALE方法的基礎上，前后處理和中間計算采用大型分析軟件LS-DYNA，依次進行建模、計算和分析，有效地模擬了某高速艇船底二維楔形體結構的砰擊入水和首部龍骨處的平底結構的砰擊入水，仿真結果同時和實驗值、SPH法模擬數(shù)據(jù)對比一致。另外，對影響入水分析的各種因素諸如入水速度、結構材料

3、、板子厚度以及入水角度等分別進行對比計算，并對數(shù)值模擬結果進行了討論和分析。針對第二類砰擊，在普通切片理論的基礎上，依據(jù)數(shù)值模擬波浪中船舶運動時歷的方法，給出了不規(guī)則波中船體艏部切片的結構波浪相對空間位置，相應位置上波面形態(tài)，相對運動速度的預報，考慮波浪的非線性影響，對波前陡度進行修正，再運用波浪砰擊壓力與結構表面水的附加質量變化率之間的關系，利用MathCAD編制了相關程序，對破波作用在某FPSO船艏外飄結構的砰擊壓力實現(xiàn)預報，并與實