冰碰載荷作用下船體板的沖擊動力響應研究.pdf

1、武漢理工大學碩士學位論文 I 分類號 密 級 武漢理工大學碩士學位論文 III 摘 要 隨著北極航道的開發(fā)和極地資源的勘采，越來越多的船舶駛向北極。溫室效應造成的全球變暖，使得極地冰川加速融化，小型冰山和浮冰群的數(shù)量逐漸增多，給船舶的航行帶來極大的困難和巨大的威脅，因此，極地船舶在冰載作用下的結構性能成為急

2、需解決的核心關鍵基礎技術。采用實驗研究和有限元方法對冰載荷作用下船體板以及加筋板的動態(tài)響應進行了研究，討論了有限元仿真中碰撞參數(shù)以及加筋板尺寸參數(shù)對碰撞結果的影響。主要內容如下： （1）光板和加筋板與楔形冰碰撞的實驗研究。針對船體板和加筋板-浮冰碰撞，進行縮尺比例實驗，并對實驗設備、數(shù)據(jù)采集儀器、實驗用冰的制備等方面進行介紹。實驗前開展了針對板材的拉伸試驗，以及針對冰的單軸壓縮試驗。實驗采用自主設計的水平沖擊試驗機開展了光板和加筋板的楔

3、形冰碰撞實驗，獲得了碰撞過程中的速度和加速度，以及碰撞完成后的回彈速度和試板的變形。 （2）光板和加筋板與楔形冰碰撞的數(shù)值仿真研究。為了探究冰載荷作用下船體板和加筋板結構動力響應，本文利用 ANSYS/LS-DYNA 建立了光板/加筋板與浮冰碰撞的非線性有限元仿真模型，對碰撞過程進行數(shù)值模擬，研究了楔形冰碰撞載荷作用下光板和加筋板的動力響應。數(shù)值仿真結果和實驗結果具有較好的一致性，從而驗證了數(shù)值仿真方法的可靠性。 （3） 船體板-浮冰碰

4、撞過程的參數(shù)研究。 研究了船體板-冰碰撞參數(shù)對結構動態(tài)響應與損傷變形的影響規(guī)律，主要研究參數(shù)包括浮冰的初始沖擊速度、質量和幾何形狀以及船體板的厚度。研究揭示了各種工況下船體板變形、浮冰破壞以及船體板作用力和能量耗散等規(guī)律，定性地得出上述因素對船體板與浮冰碰撞動態(tài)響應的影響。 （4） 加筋板-浮冰碰撞過程的參數(shù)研究。 研究參數(shù)包括加筋的數(shù)量、 形式、寬度和厚度，揭示了各種工況下加筋板變形、浮冰破壞、加筋板作用力和能量耗散等規(guī)律。 本文采用