發(fā)布時間：2017-10-31 20:41

  本文關鍵詞：三用工作船與平臺樁柱側碰的結構動力響應分析

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【摘要】：船舶與海洋平臺的碰撞是碰撞結構物短時間內在巨大載荷作用下的一種復雜的非線性動態(tài)響應過程。船舶與平臺樁柱在碰撞過程中將導致船體和樁柱結構巨大的破壞,為減少結構在碰撞時的損傷,有必有研究船體在不同工況下內部結構在碰撞時的吸能大小,為后述的船體改進提供理論指導。本文運用結構有限元分析手段對三用工作船與海上平臺樁柱碰撞中最危險的工況之一—側碰狀態(tài)下,船體碰撞區(qū)的結構動力響應進行時域數(shù)值仿真。根據(jù)舷側結構在碰撞時以不同的破壞形式來吸能,將舷側結構分為垂向結構組和平行結構組。研究分析了以碰撞初速度、碰撞質量和樁腿直徑作為自變量時兩種結構組吸能大小,并根據(jù)兩種結構組對于碰撞動能吸收情況不同提出了船體改進型舷側用于保護碰撞時平臺樁柱對于碰撞動能的吸收。本文的主要研究內容如下:(1)研究分析了碰撞區(qū)結構主要破壞形式,根據(jù)結構破壞形式不同首次提出將碰撞區(qū)結構分為垂向結構組和平行結構組,分析了整體動能與船體內能的轉化關系并研究了碰撞區(qū)結構和兩種結構組的能量吸收大小。通過結構吸能時序圖和碰撞力時序圖分析碰撞區(qū)結構破壞情況。(2)研究船體在不同速度下碰撞動能和船體內能轉化關系并對兩種結構組內能大小和碰撞力進行了對比。結果分析表明隨著碰撞初速度的增加,船體平行結構組內能增加速率遠遠快于垂向結構組,并且最大碰撞力也明顯增加。(3)研究船體在不同碰撞質量和樁腿直徑下碰撞動能和內能轉化關系并對兩種結構組和碰撞力進行了對比。結果數(shù)據(jù)表明,這兩種自變量對于船體內能和結構組的影響小于當自變量為速度時,但從中可看出碰撞動能的增加對平行結構組的影響更明顯。(4)根據(jù)兩種結構組對于動能增加時敏感程度的不同對船體舷側進行改進,目的是減少碰撞時樁柱對于動能的吸收。文中首先根據(jù)碰撞時連接構件形變情況提出不同板厚對于樁柱內能大小的影響,分析了連接構件形變大小與樁柱內能大小的關系。(5)基于碰撞時平行結構組破壞形式和形變與樁柱內能大小關系,提出了三種改進型舷側結構,研究分析了在兩種碰撞初速度下不同連接型結構的變形與其對船體內能、樁柱內能的影響,文中綜合碰撞后的數(shù)據(jù)找出了最優(yōu)的樁柱防撞舷側連接結構。
【關鍵詞】：能量吸收 結構損傷 碰撞力 側碰
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U661.4;U674.382
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-18
• 1.1 課題研究背景及意義11-12
• 1.2 船舶碰撞研究概況12-17
• 1.2.1 外部機理12-14
• 1.2.2 內部機理14-16
• 1.2.3 碰撞研究方法總結16-17
• 1.3 論文主要研究內容17-18
• 第二章 非線性數(shù)值仿真的核心理論分析18-24
• 2.1 碰撞過程中運動狀態(tài)的變化18-21
• 2.2 碰撞體之間的作用力21-22
• 2.3 碰撞引起的能量轉化22-23
• 2.4 此方法的優(yōu)缺點23-24
• 第三章 碰撞模型的建立24-37
• 3.1 前言24
• 3.2 建模過程中參數(shù)的選取24-31
• 3.2.1 單元的選取24-25
• 3.2.2 材料屬性定義25-26
• 3.2.3 網(wǎng)格大小控制26-28
• 3.2.4 接觸定義28-31
• 3.3 流體在碰撞過程中的處理方法31-33
• 3.3.1 流固耦合法32
• 3.3.2 附加水質量法32-33
• 3.4 有限元模型33-36
• 3.4.1 導管架平臺模型33-34
• 3.4.2 三用工作船模型34-36
• 3.5 碰撞速度的選取36-37
• 第四章 三用工作船結構損傷特性研究37-61
• 4.1 引言37
• 4.2 船體碰撞區(qū)模型37-38
• 4.3 典型碰撞形式的碰撞仿真分析38-45
• 4.3.1 碰撞結構損傷變形分析38-42
• 4.3.2 碰撞區(qū)結構能量分析42-44
• 4.3.3 碰撞結構碰撞力分析44-45
• 4.4 不同碰撞速度對能量及碰撞力影響45-51
• 4.4.1 能量分析45-50
• 4.4.2 碰撞力分析50-51
• 4.5 不同碰撞質量對能量及碰撞力影響51-55
• 4.5.1 能量分析51-54
• 4.5.2 碰撞力分析54-55
• 4.6 碰撞不同直徑大小樁柱對能量及碰撞力影響55-59
• 4.6.1 能量分析55-58
• 4.6.2 碰撞力分析58-59
• 4.7 本章小結59-61
• 第五章 改進性三用工作船舷側研究61-82
• 5.1 引言61
• 5.2 典型三用工作船舷側結構與樁柱碰撞仿真分析61-65
• 5.2.1 結構損傷變形分析63-64
• 5.2.2 能量分析64-65
• 5.2.3 碰撞力分析65
• 5.3 三種不同邊緣板厚的舷側結構對能量及碰撞力影響65-70
• 5.3.1 結構損傷變形分析66-67
• 5.3.2 能量分析67-69
• 5.3.3 碰撞力分析69-70
• 5.4 甲板和舷側三種不同連接形式的改進型舷側70-80
• 5.4.1 碰撞速度為 5m/s時碰撞損傷變形及結果分析70-75
• 5.4.1.1 結構損傷變形分析71-73
• 5.4.1.2 能量分析73-75
• 5.4.1.3 碰撞力分析75
• 5.4.2 碰撞速度為 3m/s時碰撞損傷變形及結果分析75-80
• 5.4.2.1 結構損傷變形分析76-77
• 5.4.2.2 能量分析77-80
• 5.4.2.3 碰撞力分析80
• 5.5 小結80-82
• 第六章 總結及展位與創(chuàng)新點82-85
• 6.1 結論82-83
• 6.2 展望83-84
• 6.3 創(chuàng)新點84-85
• 參考文獻85-89
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文89-90
• 致謝90-91
• 附件91

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本文編號：1123684