三峽庫(kù)區(qū)船舶碰撞能量損失方法研究.pdf

1、船舶碰撞是船體結(jié)構(gòu)在很短時(shí)間內(nèi)在巨大沖擊載荷作用下的一種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程,它具有非常明顯的非線(xiàn)性動(dòng)力特性,再加上龐大的結(jié)構(gòu)、復(fù)雜的構(gòu)件組成以及流體介質(zhì)的參與使得船舶碰撞的力學(xué)分析更為復(fù)雜,船舶航速、撞擊位置或角度的改變可能對(duì)撞擊后果造成實(shí)質(zhì)性改變。碰撞的動(dòng)力分析的力學(xué)機(jī)理又分為內(nèi)部機(jī)理與外部機(jī)理。內(nèi)部機(jī)理研究碰撞時(shí)的結(jié)構(gòu)響應(yīng),如構(gòu)件對(duì)能量吸收能力及結(jié)構(gòu)碰撞沖擊力的計(jì)算;外部機(jī)理則研究相撞船舶在周?chē)绊懴碌膭傮w運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)實(shí)碰撞中,外部

2、機(jī)理和內(nèi)部機(jī)理是分析總能量轉(zhuǎn)換和能量吸收的兩種不同方法,但只有通過(guò)內(nèi)部機(jī)理則能更詳盡地分析局部構(gòu)件的破損行為和能量吸收能力,二者相輔相成缺一不可。
　　船舶碰撞往往會(huì)造成結(jié)構(gòu)破損、貨物泄漏、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,提高船舶抗撞性能都具有重要的意義。研究船舶力學(xué)和碰撞強(qiáng)度問(wèn)題,不僅有利于海上生命安全,防止海洋污染,而且也可為規(guī)定航運(yùn)繁忙區(qū)域中的船舶航速、操作規(guī)程以及解決海

3、事糾紛提供依據(jù)。
　　本文先從外部碰撞力學(xué)機(jī)理出發(fā),基于Pedersen碰撞分析理論將船-船相撞的過(guò)程視為兩細(xì)長(zhǎng)梁的沖擊行為,并給出建立在能量守恒和沖量守恒基礎(chǔ)上的能量轉(zhuǎn)換和撞擊能量損失計(jì)算的簡(jiǎn)化公式。根據(jù)簡(jiǎn)化公式,本文計(jì)算了三峽庫(kù)區(qū)兩艘2000T級(jí)化學(xué)品船以不同的速度、不同的碰撞角以及在不同的碰撞點(diǎn)相撞后的能量損失。并由此得出當(dāng)撞擊船以允許的最大速度垂直碰撞被撞船舯部時(shí)能量損失最大,也是船-船相撞的一種最危險(xiǎn)情況的結(jié)論。

4、　　本文基于以上理論分析得出的最危險(xiǎn)沖擊情況,利用顯式動(dòng)力有限元軟件LS-DYNA模擬兩艘化學(xué)品船在此種情況下碰撞后的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。在仿真的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中,本文在總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)之上,提出一種建模分析方法,該方法對(duì)船-船撞擊的復(fù)雜過(guò)程進(jìn)行了合理的簡(jiǎn)化,簡(jiǎn)潔方便,減少了大量的建模時(shí)間。
　　文章根據(jù)仿真實(shí)驗(yàn)的結(jié)果,討論了能量轉(zhuǎn)換與吸收的情況。針對(duì)三峽庫(kù)區(qū)化學(xué)品船的碰撞,本文研究了撞擊船與被撞擊船的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞過(guò)程和損壞情況。文章最后給出