船舶與自升式平臺(tái)碰撞的動(dòng)力特性研究.pdf

1、隨著世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及海洋資源的開發(fā)，海洋平臺(tái)的數(shù)量日益增多，船舶與海洋平臺(tái)的碰撞事故時(shí)有發(fā)生。自升式平臺(tái)是海上主要的可移動(dòng)式平臺(tái)，若發(fā)生碰撞事故，會(huì)造成自升式平臺(tái)的損傷甚至失效，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)、人員損失及惡劣的社會(huì)影響。因此，研究船舶與自升式平臺(tái)碰撞的動(dòng)力特性問(wèn)題對(duì)于自升式平臺(tái)的設(shè)計(jì)以及撞后的損傷評(píng)估和維修都具有一定的現(xiàn)實(shí)意義和理論研究?jī)r(jià)值。
　　 本文主要內(nèi)容如下:
　　 1)船舶碰撞試驗(yàn)研究。本文設(shè)計(jì)了包括兩個(gè)

2、工況的船舶碰撞簡(jiǎn)易試驗(yàn)方案，船模以不同的速度正面撞擊固定在池壁的壓力傳感器，每個(gè)工況進(jìn)行了約500次有效碰撞，得到了不同碰撞速度下的最大碰撞力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在兩種工況下，最大碰撞力與碰撞速度都是呈線性關(guān)系。最后，分別擬合出了最大碰撞力的估算公式，并進(jìn)行了試驗(yàn)的誤差分析。
　　 2)數(shù)值仿真可靠性驗(yàn)證。采用ANSYS/LS-DYNA程序的流固耦合方法對(duì)碰撞試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)值仿真，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果滿足工程誤差要求，并且仿真計(jì)

3、算得到的最大碰撞力與碰撞速度的關(guān)系也是線性的，與試驗(yàn)結(jié)果一致，驗(yàn)證了流固耦合仿真方法的可靠性。
　　 3)數(shù)值仿真的影響因素研究，包括材料模型、網(wǎng)格及水域大小的影響。關(guān)于材料模型的影響，對(duì)于大型工程計(jì)算，為了減少建模工作量及計(jì)算時(shí)間，建議使用10％彈性體+剛性體混合模型，若想得到較精確的結(jié)果，建議使用100％彈性體模型。水域大小對(duì)最大碰撞力的影響不是太大，取3倍船模的型寬和吃水作為水域的寬和深即可消除水域大小對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響。<

4、br>　　 4)自升式平臺(tái)在受到船舶撞擊作用下的動(dòng)力特性研究，包括平臺(tái)構(gòu)件的變形和碰撞力時(shí)程曲線等。
　　 5)最大碰撞力估算。對(duì)船舶與自升式平臺(tái)碰撞過(guò)程進(jìn)行數(shù)值仿真，分別計(jì)算在不同碰撞速度和船舶質(zhì)量下的最大碰撞力。當(dāng)船舶質(zhì)量一定時(shí)，最大碰撞力與速度呈線性關(guān)系，速度越大，最大碰撞力越大;當(dāng)碰撞速度一定時(shí)，最大碰撞力與質(zhì)量呈三次關(guān)系，質(zhì)量越大，最大碰撞力越大。最后擬合了最大碰撞力的估算公式，為自升式平臺(tái)的設(shè)計(jì)與維修提供了一定的參