三峽庫區(qū)船舶碰撞能量損失方法研究.pdf

1、船舶碰撞是船體結構在很短時間內在巨大沖擊載荷作用下的一種復雜的動態(tài)響應過程,它具有非常明顯的非線性動力特性,再加上龐大的結構、復雜的構件組成以及流體介質的參與使得船舶碰撞的力學分析更為復雜,船舶航速、撞擊位置或角度的改變可能對撞擊后果造成實質性改變。碰撞的動力分析的力學機理又分為內部機理與外部機理。內部機理研究碰撞時的結構響應,如構件對能量吸收能力及結構碰撞沖擊力的計算;外部機理則研究相撞船舶在周圍水影響下的剛體運動。在現(xiàn)實碰撞中,外部

2、機理和內部機理是分析總能量轉換和能量吸收的兩種不同方法,但只有通過內部機理則能更詳盡地分析局部構件的破損行為和能量吸收能力,二者相輔相成缺一不可。
　　船舶碰撞往往會造成結構破損、貨物泄漏、環(huán)境污染、人員傷亡等災難性的后果。所以,無論是從安全上、經濟上、還是從環(huán)境保護上來看,提高船舶抗撞性能都具有重要的意義。研究船舶力學和碰撞強度問題,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機理出發(fā),基于Pedersen碰撞分析理論將船-船相撞的過程視為兩細長梁的沖擊行為,并給出建立在能量守恒和沖量守恒基礎上的能量轉換和撞擊能量損失計算的簡化公式。根據(jù)簡化公式,本文計算了三峽庫區(qū)兩艘2000T級化學品船以不同的速度、不同的碰撞角以及在不同的碰撞點相撞后的能量損失。并由此得出當撞擊船以允許的最大速度垂直碰撞被撞船舯部時能量損失最大,也是船-船相撞的一種最危險情況的結論。

4、　　本文基于以上理論分析得出的最危險沖擊情況,利用顯式動力有限元軟件LS-DYNA模擬兩艘化學品船在此種情況下碰撞后的結構響應。在仿真的實現(xiàn)過程中,本文在總結前人研究的基礎之上,提出一種建模分析方法,該方法對船-船撞擊的復雜過程進行了合理的簡化,簡潔方便,減少了大量的建模時間。
　　文章根據(jù)仿真實驗的結果,討論了能量轉換與吸收的情況。針對三峽庫區(qū)化學品船的碰撞,本文研究了撞擊船與被撞擊船的結構構件的破壞過程和損壞情況。文章最后給出