充液雙層板結(jié)構(gòu)抗沖擊特性研究.pdf

1、隨著航運業(yè)的快速發(fā)展，各航道上船舶密度不斷增大，同時船舶不斷向大型化、快速化發(fā)展，這就使得船舶發(fā)生各類碰撞事故的概率大大提高。由于船舶慣性質(zhì)量大，在發(fā)生碰撞事故時往往會引起船毀人亡、污染物泄漏等重大安全事故。因此，研究船舶碰撞機理，對提高船舶結(jié)構(gòu)的耐撞性能顯得尤為重要。
　　不同于其它的結(jié)構(gòu)間的碰撞，船舶及艦艇雙層殼結(jié)構(gòu)以及其它防護水艙等結(jié)構(gòu)間存在大量壓載水，其在碰撞過程中會與船體結(jié)構(gòu)發(fā)生耦合作用，并且會參與能量的吸收，會影響碰撞

2、過程中船體結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。為了確切得到壓載水對船體結(jié)構(gòu)在碰撞載荷下的影響效果以及影響機理，便于指導船舶碰撞的仿真計算。本文采用實驗與仿真相結(jié)合的方式，針對充液雙層板結(jié)構(gòu)分別在有水和無水兩種極端充液狀態(tài)下的耐撞性能進行研究。本文主要研究內(nèi)容有：
　　首先，對國內(nèi)外科研工作者關(guān)于船舶碰撞的研究現(xiàn)狀和研究成果進行了簡要闡述、總結(jié)，并對船舶碰撞仿真計算中一些關(guān)鍵技術(shù)進行了分析歸納。
　　其次，對充液雙層板結(jié)構(gòu)進行碰撞試驗。在兩種充液狀態(tài)

3、下，分別選取不同板厚的圓形板，采用圓錐形撞頭在不同撞擊速度下進行撞擊試驗。對比不同工況下撞頭的撞擊加速度、上下板變形、各測點壓力變化等數(shù)據(jù)，研究充液狀態(tài)以及其它各幾何參數(shù)對充液雙層板結(jié)構(gòu)耐撞性能的影響，為研究船舶結(jié)構(gòu)耐撞性提供數(shù)據(jù)支持。
　　然后，采用LS-DYNA有限元仿真方法對各試驗?zāi)Ｐ瓦M行碰撞仿真計算。詳細介紹了無水和有水兩類模型的建模過程，包括單元類型、材料選擇、接觸設(shè)置和耦合設(shè)置等。對比各工況下的結(jié)構(gòu)的應(yīng)變分布、能量轉(zhuǎn)移

4、情況、上下板變形和液體壓力等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)，水的存在減小了液艙結(jié)構(gòu)整體對撞擊能量的吸收，且能夠起到撞擊能量的分散轉(zhuǎn)移效果，對外板有很好的保護作用，且隨著撞頭碰撞速度的提高，保護效果更加明顯。
　　最后，對比仿真結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)，驗證了在有限元計算中元模型參數(shù)設(shè)置的可靠性。在此基礎(chǔ)上，改變板厚與液艙高度進行一系列仿真計算，研究了這兩種參數(shù)對液艙結(jié)構(gòu)耐撞性能的影響。結(jié)果顯示，適當?shù)卦黾油獍搴穸然蛘邷p小內(nèi)板厚度，或者減小液艙結(jié)構(gòu)在撞擊方向上的