船體結(jié)構(gòu)砰擊載荷的計(jì)算研究.pdf

1、流體和結(jié)構(gòu)的相互砰擊問(wèn)題普遍存在于船舶與海洋工程領(lǐng)域。被砰擊的船體局部區(qū)域結(jié)構(gòu)可能會(huì)發(fā)生屈曲破壞，瞬時(shí)沖擊壓力非常強(qiáng)大的狀況下可能引起船體變形甚至解體。在實(shí)際應(yīng)用中研究船體結(jié)構(gòu)在工作環(huán)境下所受砰擊壓力規(guī)律很有必要。本文在查閱了很多文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)砰擊問(wèn)題的概念、分類(lèi)以及國(guó)內(nèi)外在該領(lǐng)域的研究進(jìn)展情況進(jìn)行了介紹。
　　本文用理論分析和數(shù)值模擬兩種方法研究了流體與結(jié)構(gòu)相互砰擊的現(xiàn)象及其一般規(guī)律。
　　首先重新將砰擊類(lèi)型定義為兩類(lèi)，

2、第一類(lèi)砰擊中水質(zhì)點(diǎn)初始時(shí)刻速度為零，典型問(wèn)題為結(jié)構(gòu)入水砰擊；第二類(lèi)砰擊中水質(zhì)點(diǎn)初始時(shí)刻速度不為零，例如船舶在波浪中運(yùn)動(dòng)時(shí)船首尾遭遇波浪砰擊。針對(duì)第一類(lèi)砰擊，本文在ALE方法的基礎(chǔ)上，前后處理和中間計(jì)算采用大型分析軟件LS-DYNA，依次進(jìn)行建模、計(jì)算和分析，有效地模擬了某高速艇船底二維楔形體結(jié)構(gòu)的砰擊入水和首部龍骨處的平底結(jié)構(gòu)的砰擊入水，仿真結(jié)果同時(shí)和實(shí)驗(yàn)值、SPH法模擬數(shù)據(jù)對(duì)比一致。另外，對(duì)影響入水分析的各種因素諸如入水速度、結(jié)構(gòu)材料

3、、板子厚度以及入水角度等分別進(jìn)行對(duì)比計(jì)算，并對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了討論和分析。針對(duì)第二類(lèi)砰擊，在普通切片理論的基礎(chǔ)上，依據(jù)數(shù)值模擬波浪中船舶運(yùn)動(dòng)時(shí)歷的方法，給出了不規(guī)則波中船體艏部切片的結(jié)構(gòu)波浪相對(duì)空間位置，相應(yīng)位置上波面形態(tài)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的預(yù)報(bào)，考慮波浪的非線(xiàn)性影響，對(duì)波前陡度進(jìn)行修正，再運(yùn)用波浪砰擊壓力與結(jié)構(gòu)表面水的附加質(zhì)量變化率之間的關(guān)系，利用MathCAD編制了相關(guān)程序，對(duì)破波作用在某FPSO船艏外飄結(jié)構(gòu)的砰擊壓力實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)，并與實(shí)