浮箱式防波堤是海洋工程中一类应用广泛的结构,具有较高的生态价值和经济价值。防波堤主要用来保护岸线,掩护港口内的结构物;抵御波浪侵蚀破坏,防止河岸内部沿岸因水流形成的泥沙淤积,使得该处水域环境相对平稳;同时可防止一些小型快艇或者大型船舶等剧烈冲撞引起的港口结构破坏和人员财物损伤,让船舶能够安全停泊在港内,维持水工建筑物正常工作。现在可查阅的文献中发现学者比较关注防波堤消浪性能,而碰撞性能少有人研究,因此有必要详细剖析浮箱式防波堤的抗撞击性能。浮箱式防波堤与船舶的碰撞涉及到多学科交叉问题,本文中结合有限元分析软件LS-DYNA研究浮箱式防波堤的抗撞击性能。本文分析总结碰撞响应理论,以此为基础提出了几种新型纵桁的浮箱式防波堤结构,研究在不同碰撞参数下防波堤结构能量吸收、碰撞力及损伤变形情况,综合评价其抗撞击性能。改变浮箱式防波堤结构的组成型式,研究外板厚度、增加SPS夹层板外板和橡胶缓冲装置对提高防波堤抗撞击能力的影响。通过改变碰撞参数评估浮箱式防波堤的碰撞性能,为以后设计新型浮式防波堤方案提供了思路。本文研究内容如下:(1)介绍了国内外船舶碰撞的研究现状及夹层板研究理论,简要介绍了本文中使用的仿真模拟方法,包括材料模型设置、碰撞参数选择、夹层板建模方法等,并对浮箱式防波堤与不同船舶碰撞过程进行建模,验证数值仿真方法可行性。(2)在碰撞理论基础上提出了新型纵桁的防波堤结构,研究不同防护构件的抗撞能力。由于不同的碰撞参数对仿真结果有很大影响,因此保持其他量不变,研究单个碰撞参数变化时碰撞区域结构损失变形情况、能量变化及碰撞力情况。不同碰撞船会造成碰撞区域结构损伤变形模式改变,因此用26000DWT球鼻艏油船和1000T油船分别进行碰撞仿真,研究不同船型时船舶撞深情况。(3)夹层板结构具有刚度大、重量轻等诸多优点,本文用聚氨酯夹层板替换钢板结构,对不同位置、不同碰撞速度下的碰撞场景进行有限元分析。外板吸能占结构总吸能比重很大,因此需要增加外板的厚度及刚度提高防波堤的抗撞击性能。(4)橡胶具有非常显著的减震吸能作用,文中在浮箱式防波堤外板上覆盖橡胶缓冲装置,从碰撞区域结构的损伤变形程度、碰撞力及能量变化等方面进行分析,研究增加橡胶缓冲装置后防波堤的抗撞击性能,为后续工作开展提供理论依据和技术支持。