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1、第36卷第1期舰船科学技术Vol.36,No.12014年1月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJan.,2013穿梭油轮与浮筒碰撞的有限元仿真分析余建星,张谦,马维林,陈飞宇,周健状(天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室,天津300072)摘要:穿梭油轮靠近浮筒时,如果出现人为失误或者机械失效,穿梭油轮可能会与浮筒发生碰撞。由于穿梭油轮质量很大,其与浮筒碰撞危害不容忽视。本文采用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA,对穿梭油轮与浮筒的碰撞进行研究,计算出70000t穿梭油轮分别以侧向和正向方式碰撞浮筒的情形
2、下,能量转换,结构损伤程度和撞击力的数据,分析了碰撞的危害性。本文的研究成果对穿梭油轮与浮筒碰撞的风险评估具有实用价值。关键词:穿梭油轮;浮筒;碰撞;结构损伤;有限元仿真中图分类号:U661.4文献标识码:A文章编号:1672-7649(2014)01-0076-03doi:10．3404/j．issn．1672-7649．2014．01．015FiniteelementsimulationanalysisofcollisionbetweenshuttletankerandbuoyYUJian-xing,ZHANGQian,MAWe
3、i-lin,CHENFei-yu,ZHOUJian-zhuang(StateKeyLaboratoryofHydraulicEngineeringSimulationandSafety,TianjinUniversity,Tianjin300072,China)Abstract:Ifhumanerrorormechanicalfailuresoccurwhenshuttletankerapproachthebuoy,there′sachancethey′llcollide.Sincethemassofshuttletankerish
4、uge,thedamageofcollisioncannotbeneglected.Inthispaper,thehead-onandside-impactcollisionbetweena70000DWTshuttletankerandabuoyweresimulatedbythenonlinearfiniteelementanalysissoftwareANSYS/LS-DYNA.Energytransformation,structuredamageandcollisionforcewereobtainedtoanalyzet
5、hedamage.Theresultisofvaluetoriskassessmentofcollisionbetweenshuttletankerandbuoy.Keywords:shuttletanker;buoy;collision;structuredamage;finiteelementsimulation生碰撞。由于穿梭油轮具有较大的质量,撞击会0引言有很大的初动能,因此其对浮筒的撞击危害不容在海况较好的海域,FPSO可以采用多点系泊忽视,如果浮筒被损坏,则需要相当长的时间来方式,浮筒与穿梭油轮在多点系泊FPSO外输油系
6、维修,对原油输送不利。统中非常重要,FPSO通过海上输油系统终端(浮本文以1艘载重量为70000t的穿梭油轮分别以筒)将稳定的原油输送到穿梭油轮。浮筒上装有1正向和侧向方式撞击浮筒为例,采用非线性有限元软个转盘,可以连接油轮的系泊缆和油输送系统,件ANSYS/LS-DYNA,对碰撞进行数值仿真模拟。[1]浮筒可以安全系泊穿梭油轮。通常穿梭油轮在1有限元模型靠近浮筒准备系泊输油时会减速,最终与浮筒有一定距离,然而当发生人为失误或者机器失效的1．1穿梭油轮的计算模型时候,穿梭油轮将有可能以一定的速度与浮筒发计算选取的穿梭油轮载重量为70
7、000t,满载状收稿日期:2013-08-28;修回日期:2013-09-18基金项目:国家自然科学基金资助项目(51239008);国家自然科学基金资助项目(51179126);国家自然科学基金创新研究群体科学基金资助项目(51021004);上海交通大学海洋工程国家重点实验室研究基金资助项目(1201);国家科技重大专项资助项目(2011ZX05030-006),国家科技重大专项资助项目(2011ZX05056-002)作者简介:余建星(1958-),男,教授,主要研究方向为大型工程结构可靠性分析与优化、工程风险管理等。第1期余
8、建星,等:穿梭油轮与浮筒碰撞的有限元仿真分析·77·态。考虑到碰撞变形主要产生在碰撞接触区周围,1．4材料模型远离碰撞区域的船体部分仅提供质量影响,因此在船舶碰撞是一个非线性动态响应过程,材料一模拟穿梭油轮侧向撞击浮筒时,仅建立碰撞区
