随着长江三峡库区的正式投付使用,库区从事营运船舶的迅猛发展,发生碰撞事故的可能性也会增加。船舶碰撞往往会造成结构破损、环境污染、人员伤亡等灾难性的后果,所以,无论是从安全上、经济上,还是从环境保护上来看,研究并提高船舶的抗碰撞性能都具有重要的意义。船舶碰撞时,由于船舶具有巨大的质量和动能,碰撞区的结构一般都迅速超越了弹性变形而进入塑性流动状态,并可能产生撕裂、屈曲等各种形式的破坏或失效。不同于陆上的结构碰撞,船舶周围流体介质也参与了能量吸收,影响碰撞的过程和结果。碰撞过程中,结构失效和船舶运动是同时发生的,并互相影响,应该联合求解。在船舶碰撞研究中,一般将其力学机理分为外部碰撞力学和内部碰撞力学两部分,内部碰撞力学的研究方法包括经验方法、简化分析方法、试验方法和有限元方法。其中,有限元数值仿真方法是目前最为有效的方法之一,包括流—固耦合法、附加水质量法和等效船体梁法。流—固耦合技术来解决船体和水之间的相互作用,这是目前最准确的计算方法,但大量耗费计算机时间;附加水质量法将相撞船舶周围水的影响以附加质量的形式加以考虑,可以显著提高计算效率,但整船建模任务依然繁重;等效船体梁法对直接涉撞区域结构用详细有限元模型来表达,其他区域以具有相应质量分布和弯曲刚度的直梁来表示,并将碰撞区局部模型与船体梁模型适当的连接起来,船体周围的水采用附加质量法考虑,这将大大提高建模的工作效率和仿真计算速度。本论文先讨论了碰撞中有关非线性有限元技术的基本理论,比如拉格朗日和欧拉单元、沙漏控制、显式时间积分、材料动力特性和接触问题。再利用有限元仿真软件MSC.Patran与MSC.Dytran采用等效船体梁法建立船舶碰撞模型,对模型中质量分配、网格大小、单元类型、材料模型及分组建模进行了介绍。在此基础上,对被撞船舷侧结构碰撞性能进行了研究,得到了被撞船舷侧构件的损伤时序变形图,以及能量—撞深和撞击力—撞深关系曲线;讨论了不同撞击船初速度和质量、不同撞击点对被撞船舷侧结构碰撞性能的影响,取得了舷侧结构碰撞性能的一般性结论。