【摘 要】
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随着全球气候变暖,海冰消融,北极航道全年通航的可能性越来越高。想要在极地资源和北极航道通航等方面占得先机,发展极地船舶研究是其中的重中之重。北极地区环境恶劣,极地航道也存在大量浮冰和冰山,极地地区的开发利用绕不开船冰碰撞问题,关于如何提高极地船舶的耐撞性和抗冰结构强度,需要我们进一步的探索研究。本文在前人理论和实验研究的基础上,开展冰载荷作用下艏部抗冰结构耐撞性能的相关研究。文章主要围绕艏部结构展
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随着全球气候变暖,海冰消融,北极航道全年通航的可能性越来越高。想要在极地资源和北极航道通航等方面占得先机,发展极地船舶研究是其中的重中之重。北极地区环境恶劣,极地航道也存在大量浮冰和冰山,极地地区的开发利用绕不开船冰碰撞问题,关于如何提高极地船舶的耐撞性和抗冰结构强度,需要我们进一步的探索研究。本文在前人理论和实验研究的基础上,开展冰载荷作用下艏部抗冰结构耐撞性能的相关研究。文章主要围绕艏部结构展开,针对船艏损伤情况给出提高其抗冰结构性能的建议。全文主要工作如下:（1）根据已有文献资料,了解国内外研究现状。利用ANSYS软件建立船艏和冰体材料的模型,并对软件中各材料数值和单元的选用进行了讨论;着重探讨了冰材料模型的建立,通过模拟圆台冰撞击刚性墙实验,对比计算结果与已有实验数据和ISO标准曲线,来验证冰材料模型的可行性。（2）进行船冰碰撞有限元数值仿真计算,通过LS-DYNA软件建立船艏撞击冰排的有限元模型,考虑船与冰排的撞击位置、撞击速度和冰体的物理性能等因素,对比研究各种工况下船体结构的损伤变形、能量转化和碰撞力等方面的动态响应,可以得到不同载重时船对冰排造成不同破坏形式。（3）在球鼻艏与冰山发生碰撞的数值仿真中,从冰体体积、冰体形状和碰撞位置等因素入手,通过探究船冰碰撞时的结构损伤变形、能量转化和碰撞力的影响规律和特性,得出冰体体积对船的损伤有决定性作用,而冰体形状则对船造成不同的损伤形式。（4）分别通过加强外板厚度和船艏结构骨架的钢板厚度,来探究不同厚度的船艏结构对提高船舶抗冰结构耐撞的可行性研究,并从中总结规律,为极地船舶在设计过程中耐撞性能和抗冰结构的加强提出建议。得出外板和结构骨架两者共同加强时船的耐撞性能大大提高的结论。
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