三體船砰擊載荷研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、三體船憑借其較大的甲板面積和優(yōu)良的航行性能,越來越受到國際造船界的重視。然而,三體船在高速航行過程中底部會多次出水和再入水,因此會受到嚴(yán)重的波浪砰擊作用,且主船體入水濺射的波浪也會給三體船的連接橋造成嚴(yán)重的砰擊,研究三體船砰擊載荷具有重大意義。本文基于相似理論的基礎(chǔ)上,采用實船艙段縮尺比模型在不同高度下的落水砰擊試驗的方法,分別測得三體船主體、連接橋和片體的砰擊壓力峰值,從而得出三體船砰擊壓力分布及其峰值與入水速度的關(guān)系,同時采用流固耦

2、合非線性有限元的方法計算三體船砰擊壓力峰值及其分布,最終得到一個有效預(yù)報該三體船砰擊載荷的方法。
  主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:1、介紹了三體船砰擊強度研究的背景和意義,對船體結(jié)構(gòu)入水砰擊的相關(guān)理論研究、試驗研究和數(shù)值仿真研究進(jìn)展做了介紹,掌握了三體船砰擊載荷問題的研究現(xiàn)狀。
  2、基于相似理論設(shè)計了滿足三體船入水過程動力相似的比例模型入水試驗,完成了鋼制三體船比例模型加工和砰擊載荷測試系統(tǒng)的調(diào)試工作,最后做了一系列高度下的

3、三體船模型入水砰擊試驗。試驗得到了三體船模型在不同沖擊速度下入水砰擊過程中主體和連接橋的砰擊壓力峰值和壓力分布情況,并記錄了落水砰擊全過程。根據(jù)實驗結(jié)果,得到以下結(jié)論:a)根據(jù)試驗測得壓力峰值與入水速度值進(jìn)行回歸分析,得到了三體船主船體和連接橋的砰擊壓力峰值預(yù)報公式,砰擊壓力峰值與入水砰擊速度的平方成正比;將空氣墊、飛濺等非線性因素的影響歸結(jié)到系數(shù)k中,其值隨著速度的增加成二次指數(shù)遞減趨勢;b)主體和連接橋處的砰擊壓力隨著入水速度的增大

4、而增大,主體部分的砰擊壓力要大于連接橋部分;c)主體部分砰擊壓力最大值出現(xiàn)在主體底部距中縱剖面109mm(B/5)處;連接橋部分砰擊壓力最大值出現(xiàn)在連接橋距主船體舷側(cè)向外284mm(5b/8)處。
  3、對入水砰擊過程使用的數(shù)值仿真基本理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究,掌握了流固耦合計算的Lagrange格式、Euler格式和ALE格式各自特點和適用范圍。采用了一般耦合算法求解砰擊載荷問題,敘述了其歐拉格式的基本控制方程、離散方法、算法

5、流程和時間積分特點。明確了仿真計算中使用的流體材料和結(jié)構(gòu)材料物理參數(shù)和本構(gòu)關(guān)系,確定了船舶入水砰擊計算的邊界條件和初始條件,有效的解決了MSC.DYTRAN軟件在砰擊仿真研究上的應(yīng)用問題。
  4、采用數(shù)值仿真方法研究了三體船主船體砰擊載荷問題,得到一些有意義的結(jié)論:a)在用非線性有限元軟件MSC.DYTRAN系列仿真計算了三體船比例模型入水砰擊壓力的基礎(chǔ)上,與試驗對比,證明了用MSC.DYTRAN進(jìn)行結(jié)構(gòu)入水問題仿真計算的正確性

6、和有效性,并根據(jù)試驗結(jié)果對仿真進(jìn)行了修正,確定了相關(guān)系數(shù)的取值;b)對不同入水速度的三體船入水砰過程進(jìn)行了仿真研究,回歸了三體船主體和連接橋部分的砰擊壓力峰值的計算公式,砰擊壓力與入水速度的平方成正比;其他非線性影響因素歸結(jié)到影響因子k中,k值隨著入水速度增加呈二次指數(shù)遞減,在低速段減小較快,而速度較高時減小較慢;連接橋砰擊壓力峰值出現(xiàn)在距主體舷側(cè)外板5b/8處,次大值出現(xiàn)在7b/8處;c)在滿足動力相似的情況下,三體船實船和比例模型的

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