三峽庫(kù)區(qū)雙殼油船碰撞仿真與研究.pdf

1、隨著長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)的正式投付使用，庫(kù)區(qū)從事?tīng)I(yíng)運(yùn)船舶的迅猛發(fā)展，發(fā)生碰撞事故的可能性也會(huì)增加。船舶碰撞往往會(huì)造成結(jié)構(gòu)破損、環(huán)境污染、人員傷亡等災(zāi)難性的后果，所以，無(wú)論是從安全上、經(jīng)濟(jì)上，還是從環(huán)境保護(hù)上來(lái)看，研究并提高船舶的抗碰撞性能都具有重要的意義。 船舶碰撞時(shí)，由于船舶具有巨大的質(zhì)量和動(dòng)能，碰撞區(qū)的結(jié)構(gòu)一般都迅速超越了彈性變形而進(jìn)入塑性流動(dòng)狀態(tài)，并可能產(chǎn)生撕裂、屈曲等各種形式的破壞或失效。不同于陸上的結(jié)構(gòu)碰撞，船舶周圍流體介質(zhì)也

2、參與了能量吸收，影響碰撞的過(guò)程和結(jié)果。碰撞過(guò)程中，結(jié)構(gòu)失效和船舶運(yùn)動(dòng)是同時(shí)發(fā)生的，并互相影響，應(yīng)該聯(lián)合求解。 在船舶碰撞研究中，一般將其力學(xué)機(jī)理分為外部碰撞力學(xué)和內(nèi)部碰撞力學(xué)兩部分，內(nèi)部碰撞力學(xué)的研究方法包括經(jīng)驗(yàn)方法、簡(jiǎn)化分析方法、試驗(yàn)方法和有限元方法。其中，有限元數(shù)值仿真方法是目前最為有效的方法之一，包括流—固耦合法、附加水質(zhì)量法和等效船體梁法。流—固耦合技術(shù)來(lái)解決船體和水之間的相互作用，這是目前最準(zhǔn)確的計(jì)算方法，但大量耗費(fèi)計(jì)

3、算機(jī)時(shí)間；附加水質(zhì)量法將相撞船舶周圍水的影響以附加質(zhì)量的形式加以考慮，可以顯著提高計(jì)算效率，但整船建模任務(wù)依然繁重；等效船體梁法對(duì)直接涉撞區(qū)域結(jié)構(gòu)用詳細(xì)有限元模型來(lái)表達(dá)，其他區(qū)域以具有相應(yīng)質(zhì)量分布和彎曲剛度的直梁來(lái)表示，并將碰撞區(qū)局部模型與船體梁模型適當(dāng)?shù)倪B接起來(lái)，船體周圍的水采用附加質(zhì)量法考慮，這將大大提高建模的工作效率和仿真計(jì)算速度。 本論文先討論了碰撞中有關(guān)非線性有限元技術(shù)的基本理論，比如拉格朗日和歐拉單元、沙漏控制、顯式