船舶碰撞是在巨大冲击载荷作用下的一种复杂非线性瞬态响应过程,它往往会造成结构破损、货物泄露、环境污染、人员伤亡等灾难性后果。迄今为止,国内外对大型船舶碰撞特性和耐撞结构设计的研究已经相对较多,而对小型艇的碰撞研究却较少。小型艇诸如巡逻艇、交通艇、緝私船等在执行各种军事或非战争军事任务发生碰撞的几率很大,且由于其体积小、总体结构刚度较弱,因此对于这类小型艇的碰撞研究非常有必要。本文主要研究工作及结论如下:1.本文从船舶碰撞的内部和外部机理方面对船舶碰撞问题的研究进展进行了归纳和总结,介绍了研究船舶碰撞问题的各种理论和方法。2.本文总结了非线性有限元数值仿真中所涉及的基本理论、方法和关键技术。3.本文在国内首次对小型艇的碰撞特性进行了有限元数值仿真研究。利用非线性有限元动态响应分析程序MSC.Dytran模拟了一艘6.7吨的巡逻艇以不同速度侧向撞击另一艘同型艇的动态过程,得到了小型艇的结构损伤特性、碰撞力-撞深曲线、能量转化曲线及其它相关数据,并从这些数据中得到了小型艇碰撞的一些规律。其中最重要的结论是:被撞艇的碰撞损伤主要是艇体的总体弯曲变形,且损伤变形区域占全船的比例较大。4.本文以控制全艇重量、提高艇舷侧结构的横向刚度为前提,提出了四种新式舷侧结构,并运用MSC.dytran计算程序建模计算,着重对比分析了原型艇和具有新式舷侧结构的小型艇的损伤特性、碰撞力-撞深曲线、能量转化曲线及其它相关数据,提出了用撞深作为小型艇的耐撞性指标,得到了小型艇的耐撞性与速度相关这一区别于大型船舶碰撞的重要结论。