船舶碰撞区域损伤的研究及应用

【摘要】：在当前时代,全球经济迅猛发展,国与国之间经济往来密切,航运业在全球商业往来中起到了重要的支撑作用。远洋船舶数量增多,航速加快,但与之同时海上交通事故频发,碰撞造成船舶结构破损、货物损坏泄漏、环境污染级人员伤亡等严重后果,所以对船舶碰撞区域结构损伤的研究至关重要,同时为海事调查中证据的收集及海事纠纷的解决提供比较可靠的依据。 船舶的碰撞过程是一个在巨大的碰撞载荷下复杂的非线性响应过程,碰撞过程中,船舶的内外部构件都发生了巨大的形变和破裂,除此之外,外部因素对碰撞区域的结构损伤也有很大的影响,比如撞击两船的运动状态,撞击位置,以及在发生碰撞时,附近水域的风、浪、流等的变化情况。 现阶段,对船舶碰撞的研究成为全球相关学者研究的热点之一,从1959年Minorsky发表于《Journal of Ship Research》上的研究论文,开创了船舶碰撞学研究先河,到现在包括经验方法、简化解析方法、实验方法和有限元仿真方法在内的多种研究方法已应用于船舶碰撞领域的研究中。 本文基于ANSYS/LS-DYNA工程软件的二次开发利用,以10万吨油轮撞击15万吨油轮为例,建立非线性有限元碰撞模型。考虑被撞船舱室内原油横向晃荡的影响,及船首的塑性变形,在此基础上对碰撞区域的结构损伤进行分析,得到了碰撞区域各部分构件的损伤时序形变图,并研究了撞击船速度、撞击位置以及被撞击船的运动状态等因素对碰撞区域结构损伤的影响,得到了不同碰撞条件下撞击区域外壳损伤情况。探讨了利用所得结构损伤数据,推断船舶碰撞前的运动状态,为海事调查取证、证据的可靠性验证提供了更高层面的分析手段有价值的参考依据。