双舷侧结构耐撞性能影响因素研究及优化分析

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1、硕士学位论文双舷侧结构耐撞性能影响因素研究及优化分析STUDYONTHEINFLUENCEFACTORSANDOPTIMIZATIONANALYSISOFDOUBLE-HULLSTRUCTURECRASHWORTHINESS李丹哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：U661.43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双舷侧结构耐撞性能影响因素研究及优化分析硕士研究生：李丹导师：桂洪斌教授申请学位：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：2

2、015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:U661.43U.D.C:629.5DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHEINFLUENCEFACTORSANDOPTIMIZATIONANALYSISOFDOUBLE-HULLSTRUCTURECRASHWORTHINESSCandidate：LiDanSupervisor：Prof.GuiHongbinAcademicDegreeAppliedfor：Maste

3、rofEngineeringSpeciality：NavalArchitectureandOceanEngineeringAffiliation：SchoolofNavalArchitectureandOceanEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要人们对海上资源的逐渐重视使航运业得到了相应的快速发展。而航线密度增大，加之天气以

4、及人为等因素的影响导致船舶碰撞事故频发。船舶作为一种复杂而庞大的海上移动建筑物，一旦发生碰撞事故，所带来的后果十分严重，极有可能导致人员的伤亡，船体结构的破损以及严重的环境污染。因此对船体结构的耐撞性问题进行研究，寻求增强其耐撞性的方法具有极其重要的意义。碰撞问题的强非线性特点导致其求解难度增加，本文碰撞问题的数值模拟分析选用ANSYS/LS-DYNA显示动力有限元分析软件。从船舶典型构件加筋板架结构碰撞问题的分析入手，完成本文分析方法的验证。同时根据加筋板架结构在碰撞过程中的变形情况对其力学模型进行简

5、化，运用塑性力学等相关知识推导碰撞力的简化解析公式。经过验证，该公式具有一定精度，可用于对加筋板结构的碰撞问题进行初步计算。根据所确定的有限元分析方法，以某30万吨级VLCC船舶为研究对象，完成双舷侧结构碰撞模型的建立。分析在碰撞过程中各构件的吸能和损伤变形等情况。同时分析在不同工况下双舷侧结构所体现出的耐撞性差异，讨论外在因素的变化对双舷侧结构碰撞的影响。对增强船舶耐撞性的方法进行总结概述，将其中通过改变构件几何尺寸的方式等效为双舷侧结构几何参数的变化，将在双舷侧结构内部填充材料以及在双舷侧结构外部设

6、置护舷装置这两种通过使用耐撞性材料来增强结构耐撞性的方式等效为双舷侧结构材料参数的变化，同时考虑到不同构件在碰撞过程中表现出的不同的耐撞能力以及耐撞性材料的敷设位置会对耐撞性能产生不同影响，分别讨论了在双舷侧结构中当不同构件的几何参数与材料参数发生变化时对整体结构耐撞性产生的影响。根据双舷侧结构各参数的改变所引起的耐撞性变化情况，以结构比吸能的最大值为优化目标，分别以各构件的弹性模量、屈服应力以及几何参数为优化变量，选取响应面优化方法并结合适当的试验设计方法对双舷侧结构的耐撞性进行优化分析，得到相应约束

7、区间内不同构件各项参数的最优解，提出增强双舷侧结构耐撞性的优化方案。关键词：船舶碰撞；双舷侧结构；耐撞性；数值仿真；优化分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTheincreasingemphasisonthemarineresourceshasmadetheshippingindustrydeveloprapidly.Theroutedensityincreases,combinedwiththeweatherandartificialfactorsleadtothefrequenc

8、yincreasingofshipcollisionaccidents.Shipasacomplexandhugemaritimemobilebuilding,oncethecollisionaccidentshappened,theconsequenceisveryserious.Itmayleadtopersonnelcasualties,hullstructuredamageorseriousenvironmentalpollutio