考虑动态效应的船舶结构强度衡准研究

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1、分类号：密级：ＵＤＣ：编号：工学硕士学位论文考虑动态效应的船舶结构强度衡准研究硕士研究生：李鹏飞指导教师：任慧龙教授学科、专业：船舶与海洋结构物设计制造论文主审人：冯国庆教授哈尔滨工程大学２０１８年３月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文考虑动态效应的船舶结构强度衡准研究硕士研究生：李鹏飞指导教师：任慧龙教授学位级别：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：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:Rese

2、archonStrengthCriterionofShipStructureConsideringDynamicEffectCandidate:LiPengfeiSupervisor:Prof.RenHuilongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:DesignandConstructionofNavalArchitectureAndOceanStructureDateofSubmission:January，2018DateofOralExamination:March，2018Univer

3、sity:HarbinEngineeringUniversity考虑动态效应的船舶结构强度衡准研究摘要船舶在其整个的运营航行周期中,经常承受各种复杂的外部载荷作用,而动态载荷占了相当部分。考虑动态效应下的船舶结构响应与静态或准静态响应规律差别很大。针对承受动态载荷的船舶与海洋结构物，目前国内外船级社规范使用评估方法大多基于准静态等效法则。虽然准静态评估方法与结构的永久变形和塑性承载能力有一定的内在联系,但它忽略了材料的动态失效特性以及动态载荷的时间特征。用准静态评估方法对考虑动态效应后的船舶结构强度进行校核不能全面地反映其真实的受力状态和破坏模式。为了研究一种考虑

4、材料的动态行为和载荷的时间特征下船舶结构的强度衡准，本文开展了以下几方面的研究工作：1）对材料力学和动力学相关理论进行了归纳和整理，对钢材料动态力学性能及船体结构动态响应评估方法的研究现状进行了总结。2）针对承受动态载荷作用的船舶与海洋结构物，对其结构动态响应分析中涉及到的基本理论进行了阐述，对接触碰撞过程、流固耦合分析理论、考虑应变率效应的船体结构材料模型、沙漏问题等进行了说明。3）针对船-冰碰撞过程，运用非线性有限元仿真软件LS-DYNA进行了求解，得出了船体结构所受碰撞力的时间历程和结构响应，并对船-冰碰撞过程的结构响应特征进行了分析。4）根据船-冰碰撞的响

5、应特征，设计并开展了一套动态载荷模型试验。通过仿真和试验两种手段研究了试件结构的响应特性，试探性地提出了试件结构损坏判断标准。5）基于试验提出的结构损坏判断标准展开了静态载荷作用下结构的响应研究。对比动静态载荷仿真和试验结果，提出了动态效应下的结构强度衡准。针对船-冰碰撞和砰击现象，以实船局部结构为例，按照给出的衡准与规范提出的衡准进行了结构强度的校核并作了比较，为考虑动态效应的船舶结构强度衡准研究和船舶结构设计提供了参考。关键字：动态效应；非线性有限元；船-冰碰撞；模型试验；结构强度衡准考虑动态效应的船舶结构强度衡准研究ABSTRACTVesselsaresub

6、jectedtoavarietyofcomplexexternalloadsthroughouttheiroperationalnavigationcycles,mostofwhicharedynamicloads.Thestructuralresponseunderdynamicloadsaregreatlydiffirentfromstaticorquasi-staticbehavior.Atpresent,fortheshipsandoffshorestructuresthataresubjectedtodynamicloads,theassessmentc

7、riteriausedbytheclassificationsocietiesandabroadaremostlybasedonthequasi-staticequivalentlaw.Althoughthequasi-staticequivalentlawhassomeinherentrelationshipwiththeplasticcarryingcapacityandpermanentdeformationofstructures,itignoresthetemporalcharacteristicsofdynamicloadsandthedynamicf

8、ailur