【摘要】：隨著極地油氣資源的開發(fā),近年來國際上對于船舶在極地冰區(qū)的航行的研究日漸深入。一般認(rèn)為設(shè)計在冰區(qū)中航行的船舶都稱為冰區(qū)船舶。與常規(guī)船舶不同,冰區(qū)的復(fù)雜環(huán)境,尤其是海冰對于船體的擠壓使冰區(qū)船舶面臨更大的挑戰(zhàn)。因此航行于極地冰區(qū)的冰區(qū)船舶在設(shè)計及其強度評估階段需要考慮冰載荷作用下的船體極限強度。然而,傳統(tǒng)的極限強度計算方法中并沒有考慮擠壓冰載荷對船體極限強度的影響。為了研究擠壓冰載荷對冰區(qū)船舶的極限強度的影響,本文運用非線性有限元法對擠壓冰載荷進行分析,進一步對冰載荷下加筋板的極限強度以及冰載荷下加筋板的軸向壓縮極限強度進行了分析。在此基礎(chǔ)上對擠壓冰載荷下冰區(qū)船舶總縱極限強度進行了研究。具體的研究內(nèi)容如下:(1)采用非線性有限元法計算了擠壓冰載荷,與現(xiàn)有冰力公式計算和冰體擠壓加筋板試驗進行對比分析。計算結(jié)果表明:有限元法計算結(jié)果和冰力公式結(jié)果、實驗結(jié)果吻合較好,運用該有限元法計算冰載荷是有效的。(2)采用非線性有限元法計算了擠壓冰載荷下加筋板的極限強度,即加筋板僅在垂向受冰載荷作用時的極限強度。研究加筋板殼板長度、殼板厚度、腹板厚度、面板厚度、冰載荷加載面積、冰載荷加載位置等影響因素對冰載荷下加筋板極限強度的影響。計算結(jié)果表明:增加殼板長度會降低加筋板的極限強度;增加殼板厚度、腹板厚度和面板厚度會增加加筋板的極限強度。冰載荷加載面積增大會增加加筋板的極限強度,但當(dāng)冰載荷加載位置靠近加筋板邊界,其極限強度變大。(3)采用非線性有限元法計算了冰載荷下加筋板的軸向壓縮極限強度,即加筋板在受擠壓冰載荷作用的同時,受到軸向壓縮載荷作用時的極限強度。選取冰載荷加載的大小、加載面積、加載位置為影響因素,分析冰載荷加載條件對冰載荷下加筋板軸向壓縮極限強度的影響。計算結(jié)果表明:冰載荷大小逐漸增加時,加筋板的軸向壓縮極限強度逐漸降低;冰載荷冰力值一定,加載面積逐漸增加時,加筋板的軸向壓縮極限強度整體呈上升趨勢;冰載荷加載位置距離加筋板中心點距離逐漸增加時,加筋板的軸向壓縮極限強度逐漸增加。(4)建立冰區(qū)船舶艙段結(jié)構(gòu),通過IACS《極地船級要求》規(guī)范要求和有限元法計算艙段舷側(cè)所承受擠壓冰載荷,在此基礎(chǔ)上,研究擠壓冰載荷作用下冰區(qū)船舶結(jié)構(gòu)在中垂和中拱狀態(tài)的極限彎矩的變化規(guī)律。計算結(jié)果表明:擠壓冰載荷的存在雖然降低了冰區(qū)船舶的整體極限強度,但降低幅度不大;擠壓冰載荷的存在對冰區(qū)船舶局部結(jié)構(gòu)的破壞比較明顯。
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U661.43

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本文編號：2682066