船舶舱室火灾载荷特性及结构响应分析

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1、：密钣：分类号ＵＤＣ：编号：＇ｗＩ，．：ｗＺ＾｜，＼，！＼Ｉ／ＷＶＶ％ＩＩ；？‘，雕？Ｖ，、声＇＃Ｉ工学硕士学位论文ｍ．＾ｉｎｋ＼Ｉ＼＇，专／ｊ＾／＼船舶舱室火灾载荷特性友结构响应分析硕士研究生：袁敏杰指导教师：许维军副教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：郭君副教授哈尔滨工程大学２０１８年３月＾ｓ分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文船舶舱室火灾载荷特性及结构响应分析硕士研究生：袁敏杰指导教师：许维

2、军副教授学位级别：工学硕士学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造所在单位：船舶工程学院论文提交日期：2017年12月论文答辩日期：2018年03月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.EngResearchonLoadCharacteristicandStructuralResponseofShip'sCabinFireCandidate:YuanMinjieSupervisor:AssociateProf.XuWeijunAcademicDegreeAppliedfor:Maste

3、rofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureandOceanStructureDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUniversity船舶舱室火灾载荷特性及结构响应分析摘要由于钢材有着许多的优良特性，在现代船舶制造中被广泛使用。但是钢材的抗火耐热性很差一直是其较大的缺点，一旦船舶发生火灾，船舶结构会产生严重变形甚至坍塌。基于这一点，本文将致力于研究船

4、舶舱室结构在真实火灾下的舱室整体温度场以及舱室构件的结构响应。在现阶段的火灾模拟分析中，ISO834标准升温曲线因为有着简单的表达形式被广泛应用。许多学者在研究建筑火灾以及结构抗火性时都会用这条升温曲线表示结构的升温趋势。但是本文通过研究池火火灾发现，ISO834标准升温曲线与真实火灾下的升温曲线有着很大的出入。所以有必要重新定义真实火灾环境下的升温曲线，以实现后续的火灾-热-结构耦合分析。本文通过FDS火灾计算软件计算真实火灾下的温度参数，再通过ABAQUS有限元软件进行力学性能分析，从而实现耦合计算。但是FDS与ABAQUS在计算固体温度时采用的传热假设不同，直接把F

5、DS中的固体温度导入ABAQUS是不准确的。基于这一点，本文通过边界热通量这一参数作为耦合接口，用平均时间法将参数导入ABAQUS实现真实火灾环境下的数据对接。通过算例分析，发现温度场数据的最大误差为5.9%。随后通过顺序耦合法，对船舶舱室甲板和船舶整体舱室进行火灾-热-结构耦合分析。结果发现当结构的平均温度达到350℃时，结构的承载能力下降接近一半；当结构的平均温度达到650℃的时候，结构的承载能力下降接近90%，基本失去了承载能力。由于在火真实火灾作用下，结构各个位置的升温是不同的，结构内部产生了温度梯度，温度以及温度梯度越大，应力越大。结构温度越高的区域，应变越大。

6、本文的火灾模型建立过程比较繁琐，考虑到这一点，本文在最后以舱室甲板作为研究对象，将甲板的弹性模量和厚度进行折减代替因火灾产生的热载荷作用，将火灾-热-结构耦合简化为普通的结构分析，实现模型的简化。并给出了一定温度范围内的火灾模型简化公式。关键词：火灾模拟；温度场；边界热通量；火灾-热-结构耦合分析；火灾模型简化船舶舱室火灾载荷特性及结构响应分析AbstractSteeliswidelyusedinthemanufactureofmodernshipsduetoitsvariesexcellentcharacteristics.Butoneofthemostshortcom

7、ingofthesteelisitspoorresistanceoffireandheat.Onceshipisbreakingoutoffire,thestructuresoftheshipwillseverelydeformorevencollapse.Baseonthispoint,thispaperdevotestostudyingthewholecabin'stemperaturefieldandstructuralresponseofthestructuresoftheship'scabinwhichunderth