楔形船艏舷侧撞击场景下甲板结构损伤预报解析方法研究

船舶碰撞事故是威胁海上航行安全的重要隐患之一,同时,船舶碰撞后结构损伤的快速预报方法研究对于船舶抗撞性能设计与优化具有重要意义。经对单层壳船体舷侧结构遭受楔形船艏大撞深、多角度碰撞场景下甲板结构的损伤变形机理的研究;根据其结构变形模式,将甲板结构划分为四类构件并建立了各构件对应变形模式的简化理论模型,基于上限定理推导了结构抗力解析公式;该方法考虑了构件碰撞过程中的多模式损伤演化及不同构件变形时的耦合作用。通过多个碰撞场景的对比验证,提出了新的解析方法与数值结果对比良好;研究成果对大撞深、多角度碰撞场景下甲板结构损伤评估具有工程应用价值。

楔形船艏撞击舷侧外板的结构响应分析

楔形船艏是船舶最常见的设计之一,船舶的舷侧结构遭受楔形船艏撞击事故时有发生,因而船侧外板结构的抗撞性能应予以足够重视。以船舶舷侧外板为研究对象,运用塑性力学理论和数值仿真技术,分析了舷侧外板结构在受到楔形船艏的撞击时的变形损伤机理;研究中应用LS_DYNA仿真模拟得到舷侧外板的变形模态和能量耗散情况,在此基础上建立起舷侧外板塑性变形的几何数学模型。运用塑性力学理论得到舷侧外板在变形过程中变形阻力的解析计算公式,经数值仿真验证其准确性;研究成果对船舶舷侧抗撞性结构设计具有指导意义。

漂浮式波浪能发电平台船艏楔形角及浮子质量的优化研究

基于漂浮式波浪能发电平台,通过对船艏楔形角及浮子质量的优化,以提高漂浮式波浪能发电装置的波浪能采集效率。对发电船及浮子阵列部分建立了数值模型,进行了相关参数设置及有限元网格划分,采用水动力分析软件AQWA对该模型进行了水动力时域仿真模拟,分析讨论了不同船艏楔形角和不同浮子质量对波浪能采集效率的影响。结果发现:沿波浪的传递方向,各浮子的采能效率依次减少,并且减小的幅度逐渐增加;综合考虑该平台状况和波况,浮子质量越小,船艏楔形角越大,波浪能的采集效率较高。

楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究

船舶遭受其他船船舶撞击会引起严重的后果,典型撞击船船首形式有球鼻首和楔形首,而目前对楔形首撞击下船体结构的耐撞性研究涉及较少。此外,双壳船体结构形式可提升船舶的碰撞安全性。因此,本文开展楔形首撞击下船体双壳结构的耐撞性研究。设计了双壳结构模型试件和楔形首撞头,开展了准静态压载试验。同时开展数值模拟,准确模拟了双壳结构完整损伤过程的撞击力-撞深曲线和最终破坏形式。研究结果表明:楔形首撞击下双壳结构外壳板和内壳板的损伤模式有区别;与内壳板相比,外壳板因撕裂作用能吸收更多的能量;外壳板与隔板间的耦合作用较小。本文研究成果可为船体双壳结构的耐撞性设计和评估提供技术支持。