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船舶外张砰击压力与船体梁响应研究

孙芳胜  
【摘要】:准确的预报船舶砰击载荷对船体结构强度评估和优化设计意义重大。本文主要基于船舶水弹性理论,对船舶砰击响应计算方法进行了研究。计算结果与本文中的模型试验结果进行了比较,验证了该方法的可行性。 本文对船舶入水砰击问题的研究方法进行了总结。首先,应用MSC.Dytran动力分析软件对二维结构的入水砰击问题进行了数值仿真研究。仿真计算了二维刚性楔形体在不同入水速度和不同入水角度时的砰击压力峰值系数,与Chuang的试验值进行了比较。仿真计算了平底结构和U形结构的入水砰击,对这两种结构的砰击压力分布进行了分析和对比。 其次,对万箱级集装箱船进行了缩尺模型砰击试验。分析了模型试验的相似条件,测量了船体表面的砰击压力和船舶的运动,分析了砰击现象对船舶运动的影响,提出了一种外张砰击压力时间分布模型,对分布模型中的参数进行了统计研究。 再次,基于冲量方法对试验船模砰击测点处的砰击压力进行了直接计算,应用Fortran语言编制了计算程序。计算中采用了本文提出的外张砰击压力时间分布模型,得到了与试验测量结果一致的砰击压力时历曲线,试验船模的运动数据分别采用了试验测量值和三维势流理论计算得到的理论值,统计出了同一时间段内的砰击压力有义值,并与砰击压力的试验有义值进行了比较,对三者之间的误差进行了分析。 最后,建立了波浪作用下船舶振动的模态分析方程。采用冲量方法计算船体表面的砰击压力,并将砰击压力沿船体表面积分,得到了船中处的砰击弯矩,然后对船舶在计及砰击力时的运动和剖面弯矩进行了计算,理论结果与本文试验值作了对比。同时,采用了动量方法计算船体的砰击力,对两种不同的砰击力计算方法下的船舶运动和剖面载荷进行了比较,分析了二者之间的差异。


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