船体结构砰击载荷的计算研究

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1、硕士学位论文船体结构砰击载荷的计算研究RESEARCHONTHECOMPUTIONOFSLAMMINGLOADSONHULLSTRUCTURES宋攀哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U661.32学校代码：10213国际图书分类号：629.5密级：公开工学硕士学位论文船体结构砰击载荷的计算研究硕士研究生：宋攀导师：王大政教授申请学位：工学硕士学科：船舶与海洋工程所在单位：船舶与海洋工程学院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U661.32U.D.C:629.5DissertationfortheMasterDeg

2、reeinNavalArchitectureandOceanEngineeringRESEARCHONTHECOMPUTIONOFSLAMMINGLOADSONHULLSTRUCTURESCandidate：SongpanSupervisor：Prof.WangDazhengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：NavalArchitectureandOceanEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineeringDat

3、eofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要流体和结构的相互砰击问题普遍存在于船舶与海洋工程领域。被砰击的船体局部区域结构可能会发生屈曲破坏，瞬时冲击压力非常强大的状况下可能引起船体变形甚至解体。在实际应用中研究船体结构在工作环境下所受砰击压力规律很有必要。本文在查阅了很多文献的基础上，对砰击问题的概念、分类以及国内外在该领域的研究进展情况进行了介绍。本文用理论分析和数值模拟两种方法研究了流体与结构相互砰击的现象及其一般规律。首

4、先重新将砰击类型定义为两类，第一类砰击中水质点初始时刻速度为零，典型问题为结构入水砰击；第二类砰击中水质点初始时刻速度不为零，例如船舶在波浪中运动时船首尾遭遇波浪砰击。针对第一类砰击，本文在ALE方法的基础上，前后处理和中间计算采用大型分析软件LS-DYNA，依次进行建模、计算和分析，有效地模拟了某高速艇船底二维楔形体结构的砰击入水和首部龙骨处的平底结构的砰击入水，仿真结果同时和实验值、SPH法模拟数据对比一致。另外，对影响入水分析的各种因素诸如入水速度、结构材料、板子厚度以及入水角度等分别进行对比计算，并对数值模拟结果进行了讨论和分析。针对第二类砰击，在普通切片理论的

5、基础上，依据数值模拟波浪中船舶运动时历的方法，给出了不规则波中船体艏部切片的结构波浪相对空间位置，相应位置上波面形态，相对运动速度的预报，考虑波浪的非线性影响，对波前陡度进行修正，再运用波浪砰击压力与结构表面水的附加质量变化率之间的关系，利用MathCAD编制了相关程序，对破波作用在某FPSO船艏外飘结构的砰击压力实现预报，并与实验结果进行了比较，验证了程序具有正确性和稳定性。文章的工作促进了对流体结构砰击问题的理解，完善了流固砰击载荷的计算方法，得出了一些砰击力作用形式和大小方面有实际用处的结论，对于船舶结构以及一些离岸工程结构物的设计具有指导意义，另外也指出了存在的

6、不足和需要深入的研究方向。关键词：砰击压力；ALE算法；仿真模拟；附加质量；破波I哈尔滨工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTFluids/structuresslammingproblemsareacommonphenomenoninthefieldofnavalarchitectureandoceanengineering.Thelocalhullstructuremaysufferbucklingfailurebecauseofslamming.Sometimestheinstantaneousslammingpressureissopowerfulthatth

7、ehullproducesdeformation,evencollapses.Itisverynecessaryforthepracticalapplicationtoresearchtheregulationofthehullslammingpressureintheworkingenvironment.Inthispaper,alotofliteratureisreferedto,andtheconceptofslamming,classificationandtheresearchprogressinthefieldareintro