三体船连接桥砰击载荷与结构响应研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:youzhangyale
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高速三体船航行于恶劣海况中时船体极易受到严重的砰击作用而导致结构损坏。由于三体船船型复杂且砰击又具有强非线性,目前只有模型试验与数值仿真是研究三体船砰击问题比较可靠的方法。在已开展的三体船砰击预报试验中模型多为刚性体,既忽略了水弹性作用对砰击载荷的影响又缺少对于结构响应的预报。而利用数值仿真求解实船砰击问题时,由于实船结构复杂、砰击载荷多变,想要较为准确地预报船体结构响应并为结构优化提供指导,往往需要花费大量的计算时间。基于上述背景,本文采用试验与仿真结合的方法研究了某高速三体船受砰击作用时的载荷与响应特性,通过落体试验方法较为准确地测量了三体船分段二维弹性缩尺模型不同位置的砰击载荷以及连接桥区域的应变响应,然后采用有限元方法对模型试验进行了仿真对比,在仿真结果准确可靠的基础上探究了一种简化方法来实现实船连接桥结构优化和应力响应的快速评估。主要研究内容如下:(1)设计了三体船分段模型落体砰击试验。介绍了试验原理、试验装置、试验流程及测点工况设置,根据实船分段信息采用分区域方法设计并加工了二维弹性缩尺模型,使其既能满足试验对于模型强度的需求又能较为准确的测量连接桥湿甲板区域结构响应;(2)研究了落体砰击试验获取的自由液面变化、砰击载荷及结构响应信息。根据模型不同位置载荷时程信息结合自由液面变化情况探究了砰击载荷沿模型表面发展与分布规律,研究了载荷峰值及其无因次压力系数随入水速度的变化规律,并对比分析了其与理论结果之间的差异性;研究了连接桥湿甲板区域应变响应的时程特征并探究了其峰值随入水速度与刚度的变化规律,为应变响应的相关理论研究提供了依据;(3)采用三维仿真方法进行了与模型试验相对应的砰击载荷与结构响应数值预报,通过对比试验数据与仿真结果验证了有限元方法的可靠性与准确性,为实船载荷预报提供支持。(4)探究了一种快速校核与优化连接桥湿甲板结构的简化方法。首先,以模型试验与有限元仿真对比结果为基础,预报了实船连接桥区域砰击载荷,并根据载荷信息将其简化为三角脉冲的形式;然后,通过对实船局部模型施加三角脉冲载荷的方式优化连接桥湿甲板结构,研究板厚及骨材尺寸变化对其砰击响应影响;最后,应用静力计算方法,探究静力计算与动力响应分析结果接近时静力载荷与三角脉冲峰值之间的对应关系,为船体结构设计初期快速评估连接桥结构响应提供思路。
其他文献
随着航运业和海洋资源开发的快速发展,海上运输和生产活动日渐繁忙,船舶之间发生碰撞的概率也不断增高。船舶碰撞是船舶航行安全面临的主要风险之一,舷侧结构遭遇撞击产生破坏,会严重威胁海上人员的生命财产安全,对于装载原油、危险化学品等的液货船,甚至会给海洋生态环境带来灾难性的污染,因此,开展船舶碰撞问题的研究具有重要意义。本文重点考虑船舶与流体间的相互作用,采用模型试验的方法对船舶碰撞过程中的动态响应进行
学位
二十世纪以来,随着经济和科技的发展,对海洋资源的需求量激增。为高效进行海上石油资源开采工作,大量功能各异的海洋平台得到了发展。在复杂的环境下,平台补给船以及其他过往船只可能会与平台结构发生不可避免的碰撞事故。船与平台的碰撞不仅会导致平台结构受损,造成人员伤亡,甚至造成巨大的环境污染。本文从不考虑流固耦合的干碰撞问题和考虑流固耦合的湿碰撞问题两个方面,采用试验和数值仿真相结合的方法对船舶碰撞载荷下的
学位
随着社会的不断繁荣,人们生活水平也不断提高,越来越多的人们渴望感受新奇的邮轮体验,船东也有了各种新颖的建造需求,豪华邮轮大型化、新颖化的发展受到了规范的制约,由此产生了替代设计。我国此次以合作的形式购入并引进了国外优秀邮轮公司的邮轮资料和建造技术,并以此为契机大力发展国产邮轮自主设计建造,而自主建造邮轮则离不开替代设计。本文以邮轮的消防安全替代设计为主要研究方向,从替代设计的相关规则入手,探究船舶
学位
国际贸易中,海上运输以其成本低、运输量大等优点成为了最主要的运输方式。近年来,为贯彻“绿色船舶”理念,实现节能减排、提高效率等目标,海上智能货运的概念应运而生。随着电子信息、传感器、人工智能等技术的不断发展,智能船舶的研发逐渐提上了日程并广受关注。控制系统作为智能船舶自主航行功能中最重要的模块之一,其控制效果的好坏对智能船舶是否能沿规划路径航行起到至关重要的作用。本文面向智能船舶所处的远洋自主航行
学位
随着内河运输船舶的大型化和高速化发展,船舶航行时的安全性问题和环保问题吸引了越来越多的关注。由于浅水、岸壁等影响,内河航道中船船间的相互影响更为复杂。一方面,船舶在内河航道、近岸水域航行时,这些水域相对于船舶而言航道宽度更窄、水深更浅,浅水效应更明显;另一方面,随着贸易结构的进一步优化,在港口处装卸货物的船只增多,港口与航道内的船舶往来越来越频繁,船船间的相互作用也更频繁、更显著。针对这些问题,本
学位
江海直达船对长江航道体系的建立有着重要的意义,其给长江航道运输体系带来优势与便捷的同时,也存在着诸多需要进一步研究并解决的关键技术问题,其中如何准确评估宽扁肥大型江海直达船结构的疲劳强度,研究并掌握该船型典型节点疲劳裂纹扩展特性非常重要。本文基于特定航线江海直达船的航线载荷特征和结构特点,采用模型试验和数值仿真相结合的方法,探讨了恒幅载荷和变幅载荷作用下Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹扩展特性,重点分析了考虑Ⅱ型
学位
船舶与海洋工程结构物的疲劳失效是其在服役期间必然存在的最严峻的问题之一,由于其所处环境的复杂性,需考虑实际载荷情况对疲劳寿命的影响,以得到更加可靠的疲劳评估结果。为了更加系统地考虑变幅载荷作用影响,往往将随机的交变载荷简化为过载和低载的组合,并通过疲劳裂纹扩展试验对过载比、过载间距、载荷次序等因素的影响规律进行研究,同时拟合得到相关的疲劳裂纹扩展模型参数,为裂纹扩展仿真的实现奠定了基础。扩展有限元
学位
轮缘推进器(Rim-Driven Thruster,RDT)电机定转子间隙流动结构较常规导管螺旋桨叶梢间隙流动复杂,呈现非定常、强剪切、多尺度等特征,间隙流动现象的描述以及其对RDT水动力性能的影响求解均非常困难。本文以建立有效的RDT间隙流动数值计算模型为前提,遵循由简单到复杂的研究思路,首先分别对敞开域圆环旋转、近壁面圆环旋转、导管内嵌圆环旋转、以及导管内嵌带桨叶圆环(RDT环转子)旋转问题进
学位
近年来,随着各国对海洋越发重视,海洋资源的争夺以及发生的海上冲突也随之增多,而我国拥有漫长的海岸线以及广阔的海域,发展海上力量、维护海洋权益成为我国的重要战略。无人艇是一种不承载人员的具有自主探索与规划航行路径能力的智能化水面小型舰艇,其特点为舰体小、速度快、回转能力优秀、隐蔽性良好、稳定性强、智能化程度高等。由于无人艇的诸多优点,使得它在复杂、危险海域执行任务以及解决海上冲突等方面有着良好的应对
学位
船台吊装是船舶制造过程中的重要环节,船台吊装工作涉及到分段、吊运设备、装焊设备、运输设备以及人力资源等。利用智能制造技术将船台吊装过程数字化,通过数字孪生技术在数字空间中利用改进的遗传算法对吊装顺序进行静态和动态的优化,使吊装方案适用于复杂多变的船台现场,有助于船舶企业缩短船台建造周期,提高造船效率和质量。本文以船台吊装工作的关键内容——船台吊装顺序为主要研究对象,以3500TEU集装箱船的船台吊
学位