LNG船舷侧碰撞损伤场景下极限强度研究

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时间:2019-01-07

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1、LNG船舷侧碰撞损伤场景下的极限强度研究王泽平1,2,胡志强3,陈刚1,4(1.上海交通大学海洋工程国家重点实验室,上海200240;2.高新船舶与深海开发装备协同创新中心,上海200240;3.英国纽卡斯尔大学船舶科学与技术学院,纽卡斯尔,英国NE17RU;4.中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011)摘要:利用有限元数值仿真技术和ABAQUS软件,建立LNG船液舱围护系统以及舱段的有限元模型,模拟LNG船舷侧受撞击场景。在碰撞损伤基础上,对含有液舱围护系统的LNG船舱段开展极限强度研究,获取LNG船舱段结构的极限承载能力。研究发现,在船体达到极限强度状态之前,液舱围护

2、系统不会失效。关键词:LNG船;船舶碰撞;剩余极限强度;数值仿真;损伤分析中图分类号:U661.43文献标志码:A【DOI】10.13788/j.cnki.cbgc.2017.07.001UltimateStrengthStudyofLNGCarrierinSideCollisionDamageScenariosWANGZeping1,2,HUZhiqiang3,CHENGang1,4(1.StateKeyLaboratoryofOceanEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240,China;2.Collabor

3、ativeInnovationCenterforAdvancedShipandDeep-SeaExploration(CISSE),Shanghai200240,China;3.SchoolofMarineScience&Technology,NewcastleUniversity,NewcastleuponTyne,UK,NE17RU;4.MarineDesign&ResearchInstituteofChina,Shanghai200011,China)Abstract:ByusingnumericalsimulationmethodologyandABAQUSsoftwa

4、re,thecargocontainmentsystemandtheLNGcarrierstructuremodelwereestablished;thenthecollisionsscenariosbetweenstrikingshipandLNGsidestructurearesimulated.Basedonthesimulationresultsandthecollisiondamage,theultimatestrengthoftheLNGcarriercontainingthecargocontainmentsystemwasinvestigated,onpurpo

5、seofobtainingtheultimatestrengthoftheLNGcarrier.Itisconcludedthatthecontainmentsystemwillnotfailbeforethehullreachesitsultimatestrengthstate.Keywords:LNGcarrier;shipcollision;residualultimatestrength;numericalsimulation;damageanalysis0引言随着市场对于液化天然气(LNG)的需求量不断增加,海上液化天然气的运输量也显著提高。LNG船属于危险品运输船,

6、在航行时若与其他船舶发生碰撞,会发生十分严重的事故。LNG船内部装载的是−163℃左右的液化天然气,当发生碰撞后,不仅易使船体结构发生破坏,还有可能导致液舱围护系统损坏进而引发LNG泄漏,泄漏的气体如果遇到明火甚至会发生爆炸。2017年2月23日,一艘卡塔尔Nakilat公司拥有并由壳牌航运公司(Shell)负责管理的21万方LNG船AlKhattiya在波斯湾南岸与一艘油轮相撞后,右舷受到严重损坏,导致压载水漏出,所幸没有LNG从液舱泄露。为防止类似事故发生后产生严重的后果,准确评估碰撞后LNG船的剩余极限强度对于LNG船的安全性具有十分重要的意义。船舶碰撞属于强动态非线性过

7、程,碰撞过程中会发生结构塑性变形,甚至撕裂等行为。船舶碰撞研究的主要方法有经验公式法、简化解析法、试验法和有限元数值仿真法[1]。经验公式法主要是MINORSKY[2]在1959年通过船舶碰撞试验得出的数据,提出了船舶碰撞的经验公式,但其准确性不高,所以被后来的研究者不断改进。简化解析法是先进行一些假设,然后通过建立船舶碰撞或搁浅的数学模型,从而得到船舶碰撞或搁浅过程中相关的计算公式;SIMONSEN等[3]通过LS_DYNA软件将其提出的船舶搁浅简化解析计算模型进行了验证。试验方法主要是进

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