艏部形狀對船—冰碰撞性能的影響研究.pdf

1、渤海及黃海北部每年冬季都會出現(xiàn)大量海冰，其對海上船舶安全航行以及人員生命安全構成了嚴重威脅。冰情對海上航運業(yè)、漁業(yè)、石油開采業(yè)等活動造成了嚴重的破壞，給人們的經濟帶來了極大的損失。由于環(huán)渤海地區(qū)的冰情是季節(jié)性的，并且具有很強的隨機性，因此在該區(qū)域航行的船舶一般均未采取破冰裝置。因此研究不同形狀船艏的破冰能力，對于在該區(qū)域航行的船舶具有一定的實際意義。
　　本文應用LS-DYNA有限元軟件模擬不同船艏形狀與冰排的碰撞場景，采用Lag

2、range格式中心差分算法計算了船—冰碰撞的大變形問題，探討船艏形狀的不同對船—冰碰撞過程的影響。
　　基于冰的各向同性彈性斷裂模型，通過將該冰體材料模型在碰撞過程中計算得到的壓強—面積曲線與ISO-ALIE推薦曲線以及實驗數(shù)據(jù)進行比較，有效地驗證了冰的材料模型和LS-DYNA軟件分析方法的可行性，該材料模型可應用于船—冰碰撞的數(shù)值模擬計算。忽略船艏結構的損傷變形，研究了船艏形狀的不同對其破冰能力的影響，分別以船艏的初速度和冰的厚

3、度為變量，采用LS-DYNA非線性有限元軟件對不同船艏形狀與冰排碰撞問題展開數(shù)值模擬研究。分析比較了船艏的破冰距離、受到的冰載荷、動能變化量以及冰的變形能等，發(fā)現(xiàn)不同形狀船艏在相同工況下其破冰距離、受到的冰載荷以及能量變化有顯著的差異。最后考慮船艏的損傷變形，通過建立一個13000t級散裝貨船的簡化球鼻艏模型，以外板的厚度、強構架的厚度、船艏的質量為變量，分別從碰撞損傷變形、能量變化、碰撞力與破冰距離等方面研究船—冰碰撞的動力響應，定性