船舶局部砰擊載荷與結(jié)構(gòu)響應(yīng)計(jì)算方法研究.pdf

1、船舶局部砰擊載荷與結(jié)構(gòu)響應(yīng)是船舶結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，也是目前船舶結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題。為合理地設(shè)計(jì)頻繁遭受砰擊的船舶局部結(jié)構(gòu)，同時(shí)也增加我國(guó)在國(guó)際船級(jí)社協(xié)會(huì)共同規(guī)范制定中的話語權(quán)。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、艔亩S砰擊問題入手，開展了剛性楔形和曲線剖面的入水砰擊研究。通過分析楔形剖面入水砰擊的“modified Logvinovich model”(MLM)解析模型，本文提出了一種半解析模型，該模型修正了楔形剖面斜升角較大時(shí)，

2、MLM解析模型中不合理的負(fù)壓區(qū)域和壓力分布，并且能夠處理流動(dòng)分離問題。利用楔形剖面入水的半解析模型，給出了一種曲線剖面砰擊壓力峰值系數(shù)預(yù)報(bào)方法，該方法能夠考慮斜升角變化對(duì)砰擊壓力峰值系數(shù)的影響。通過對(duì)比半解析模型和商業(yè)軟件LS-DYNA的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了半解析模型在楔形和曲線剖面入水砰擊問題分析中的適用性。
　　⑵考慮到實(shí)際結(jié)構(gòu)的彈性效應(yīng)，本文提出了一種用于分析復(fù)雜楔形板架入水砰擊的水彈性方法，并開發(fā)了相應(yīng)程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)值計(jì)算。利用水

3、彈性程序和LS-DYNA軟件來求解彈性板條梁模型的入水砰擊問題，通過對(duì)比兩種方法的計(jì)算結(jié)果，分析出流固耦合動(dòng)力方程中的阻尼項(xiàng)存在不合理，并引入了阻尼修正系數(shù)來改進(jìn)計(jì)算結(jié)果。針對(duì)板條梁模型和板架模型，通過對(duì)比阻尼修正的水彈性程序和LS-DYNA軟件的計(jì)算結(jié)果，驗(yàn)證了本文水彈性方法的正確性。
　?、情_展了二維、三維模型的落體砰擊載荷試驗(yàn)。通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，驗(yàn)證了試驗(yàn)具有較好的穩(wěn)定性。針對(duì)二維剖面模型落體試驗(yàn)，通過對(duì)比砰擊壓力載荷試驗(yàn)

4、值和LS-DYNA軟件計(jì)算值，驗(yàn)證了本文利用LS-DYNA軟件分析入水砰擊問題的正確性。介紹了三維首部模型落體砰擊載荷試驗(yàn)技術(shù)，通過對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，提出了一種快速預(yù)報(bào)三維首部外飄砰擊壓力峰值系數(shù)的計(jì)算方法。
　　⑷開展了波浪中船舶局部砰擊載荷的研究?；谌S線性頻域理論和三維非線性時(shí)域理論實(shí)現(xiàn)了船首局部位置與波浪之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的計(jì)算。通過對(duì)短期設(shè)計(jì)海況下垂向砰擊速度的概率分析得到了垂向砰擊速度設(shè)計(jì)值。結(jié)合垂向砰擊速度和砰擊壓力峰值

5、系數(shù)，得到了只考慮垂向運(yùn)動(dòng)的砰擊壓力設(shè)計(jì)載荷。綜合三維線性頻域方法、砰擊速度的概率分析方法、模型試驗(yàn)結(jié)果和規(guī)范方法，給出了一種更為理性的船首外飄砰擊壓力設(shè)計(jì)載荷直接計(jì)算方法。
　　⑸開展了砰擊載荷作用下局部結(jié)構(gòu)響應(yīng)的研究，并給出了一種實(shí)船局部強(qiáng)度評(píng)估的直接計(jì)算方法。引入了等效靜力系數(shù)，建立了局部結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)和靜力響應(yīng)之間的聯(lián)系。針對(duì)彈性板架入水砰擊問題，分析了砰擊速度、斜升角、邊界條件和網(wǎng)格密度對(duì)等效靜力系數(shù)的影響。利用彈性板架入