随着交通运输业迅速发展,船舶航线越来越密集,跨江、跨海大桥数量逐年增加,导致船桥碰撞事故发生概率日益上升。船舶与桥梁碰撞可能造成船舶沉没、桥梁倒塌、人员伤亡、阻碍航道交通、燃料泄漏污染环境等极为严重的后果。因此,深入开展船桥碰撞问题研究,对保障通航船舶及跨航道桥梁的安全具有重要理论意义及现实意义。本文首先探讨船桥碰撞有限元关键问题的处理,并对船桥碰撞典型模式进行数值模拟分析;其次选取多种影响因素构建多组工况逐一计算分析各因素改变对船桥碰撞作用的影响,引入统计分析方法研究各影响因素与船桥碰撞力的相关关系;最后将数值模拟技术和神经网络方法相结合建立船桥碰撞力预测模型,实现对船桥碰撞力的快速预估。全文主要研究内容如下:(1)分析船桥碰撞事故及研究现状,提出课题研究目的与意义。探讨船桥碰撞求解方法以及运用非线性有限元分析方法求解船桥碰撞问题的优越性。(2)建立6600DWT货船及桥墩有限元模型,选择合适的材料模型及失效准则,正确定义接触设置,讨论附加水质量法和流固耦合法模拟流体对碰撞作用影响的差异,确立有限元碰撞仿真典型计算模式。(3)运用非线性有限元计算软件完成对船桥碰撞典型模式的全过程仿真,分析碰撞过程中的能量转换、碰撞损伤、运动变化等规律,并提出一种快速、精确判断船舶破损的新方法。(4)选取船舶载况、撞击速度、碰撞角度三个影响因素,设置多组工况,研究各因素对船桥碰撞力、船舶损伤变形、桥墩动力响应等影响情况。逐一计算三个影响因素组合得到的50组工况下最大撞击力值,运用偏相关分析方法研究各影响因素与最大撞击力之间的相关关系。(5)运用神经网络技术,结合有限元仿真计算结果,建立在船舶载况、撞击速度、碰撞角度输入下的船桥碰撞力预测模型。使用BP神经网络和Elman神经网络构建代理模型,比较获得具有较高精度的船桥碰撞力预测方法。