船舶在碎冰区航行的离散元模型及冰荷载分析

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1、硕士学位论文船舶在碎冰区航行的离散元模型及冰荷载分析Analysisofshipmaneuveringperformancesandiceloads0nship一·⋯一●一1●-llohullwithdiscreteelementmodelinbroken-icefield学号：—兰!QQ墨QQ2完成日期：至Q!墨生墨旦大连理工大学DalianUniversityofTechnology大连理工大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外，

2、本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目：作者签名：大连理工大学硕士学位论文摘要近年来，随着北极航道的初步开通以及寒区海洋油气资源的开发，冰区船舶航行的工程需求更加强烈。为考虑船舶在冰区航行时的航行操作性和结构安全性，需要对船舶结构的冰荷载及其影响因素进行深入研究。海冰与船舶相互作用是一个复杂的动力过程。一方面取决于海冰的类型、强度、速度等海冰参数，同时也与船舶外

3、形、尺寸、刚度等结构参数以及航行方式密切相关。在冰区航行中，碎冰区的浮冰是船舶遇到的一种主要冰类型。在碎冰区要考虑海冰的形状、冰块大小和密集度。海冰对船舶的局部撞击和整体阻力是冰区船舶设计和航行中的两个重要问题。局部冰载荷是船体安全性能的重要因素，其对船体结构的损伤是船舶结构设计和安全航行的重要研究内容。海冰对船体局部压力作用形式复杂，通过冰池内的模型试验和现场测量统计分析海冰压力的尺度效应，并重点关注海冰对船体挤压中的高压区特征。船体的整体冰阻力与船舶的航运方式密切相关。在船舶锚泊、直行、转向和之字形等不同航行状态中，船体受到的整体阻力是

4、不同的。为此，本文针对海冰与船体相互作用时的动力特性，建立海冰的离散单元模型，并通过室内模型试验检验模型的合理性和计算参数的准确性；采用三角形单元构造船体结构，建立海冰与船体结构相互作用的粘弹性接触模型，并由此确定海冰对船体结构的冰荷载；考虑海冰的尺寸、冰厚、密集度、强度、速度等海冰因素，船体外形、尺寸和刚度等结构参数，以及不同航速下的直航方式，采用离散单元模型确定不同参数条件下的船体冰力。通过研究海冰与船体结构相互作用的离散元模型，确定船体冰力的主要影响因素，为冰区船舶航行的安全运行提供有力的参数依据，为船体结构的抗冰设计提供相应的理论基

5、础。关键词：海冰：离散元：船体结构：数值模拟：冰荷载大连理工大学硕士学位论文AnalysisofshipmaneuveringperformancesandiceloadsonshiphullwithdlscreteelementmOdel1nbroKen-icetlellld●●●'●一●1AbstractRecentyears．witllthepreliminarynavigationsofArcticPassageandthedevelopmentofoil／gasexploitationsincoldregions，theresea

6、rchoficeloadonshiphullisrequiredforengineering．Thereforetheinteractionbetweenicefloeandshiphullisakeyproblemtotheoperativeandsafetyaspectsofshipnavigationsinice-coveredregion．Theinteractionbetweentheseaiceandshiphullisacomplicateddynamicprocess．Itdependsontheiceparameters，

7、suchasicetype，strength，velocity，etc，andalsotheshipnavigationandstructureparameters，suchashulloutline，size，stiffness，etc．Inbrokenicefield，theinfluenceoficeshape，thickness，floessizeandconcentrationshouldbeconsiderated．Thelocalimpactforcetoshipsandtheglobalresistancearetwoimp

8、ortantfactorsintheshipdesignandpropermaneuvering．Thelocalpressureisthekeyfactorofsafetype