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基于ANSYS/LS-DYNA的船舶与冰碰撞分析研究

作　者: 何伟
导　师: 洪碧光
学　校: 大连海事大学
专　业: 航海科学与技术
关键词: 船舶冰排碰撞 ANSYS/LS-DYNA
分类号: U676.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来,每到入冬,我国的渤海,黄海海区就会出现大面积的积冰。船舶在该冰区内航行,冰冻冰困现象时有发生。冰冻冰困现象,不仅仅会影响到船舶在冰区航行的操纵性,降低船舶货物的运输效率,更为严重的是,它们可能造成船舶遇到险情,甚至危害驾驶人员的生命安全。有时候迫不得已,船舶必须与冰排发生碰撞才能脱困。船舶与冰排发生碰撞的过程是一个短时间的非线性的过程,影响其中的因素有很多。碰撞过程中船舶和冰排会发生变形甚至破裂。研究两者的相互作用,对于在冰区航行的船舶驾驶员是十分实用的。本文对于船舶与冰排碰撞的研究,在一定程度上可以让驾驶人员了解冰区航行中船舶操纵性的变化,且通过ANSYS/LS-DYNA软件可以方便的再现船舶和冰排的碰撞过程,对于船舶在冰区航行模拟器的研发也能起到一定的借鉴和推动作用。本文回顾了有关船舶和冰发生碰撞的研究历程,试验方法以及相关文献。然后运用有限元分析的方法,借助有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA进行了相关的建模,运算和仿真。通过设置不同的碰撞条件,包括碰撞的速度,角度以及冰的厚度,进行了相关的求解和仿真,并对各种碰撞参数所导致的结果进行了定性的分析和讨论。本文的最后对所作的工作进行了总结和以后工作进行了展望,并得出了课题的最后结论,具有一定的参考价值。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题的背景及意义  9-13
  1.2 国内外的研究现状  13-14
  1.3 本文的主要工作  14-16
第2章有限元基本理论  16-38
  2.1 有限元的发展历史  16-17
  2.2 碰撞的显式和非线性分析  17-19
    2.2.1 显式积分和隐式积分  17-18
    2.2.2 非线性分析基础  18-19
  2.3 接触碰撞  19-21
  2.4 碰撞相关材料模型举例  21-25
    2.4.1 线弹性材料  22-23
    2.4.2 非线性无弹性与应变率相关的各向同性材料模型  23-25
  2.5 碰撞材料特性  25-32
    2.5.1 弹塑性分析  25-30
    2.5.2 断裂分析  30-32
  2.6 碰撞方程的建立  32-33
  2.7 碰撞的数值解法  33-38
    2.7.1 流固耦合分析法  33-35
    2.7.2 附加水质量分析法  35-36
    2.7.3 等效船体梁法  36-38
第3章有限元模型的建立  38-44
  3.1 船舶模型的建立  38-39
  3.2 冰排模型的建立  39-40
  3.3 网格的划分  40-41
  3.4 生成 PART  41-42
  3.5 总体的模型图示  42
  3.6 K文件的生成与完善  42-44
第4章船舶与冰排碰撞的求解分析  44-53
  4.1 一般求解流程  44-45
  4.2 船冰碰撞求解分析  45-53
    4.2.1 船舶速度的影响  45-47
    4.2.2 碰撞角度的影响  47-50
    4.2.3 冰排厚度的影响  50-53
结论与展望  53-55
参考文献  55-60
致谢  60-61
研究生履历  61

基于ANSYS/LS-DYNA的船舶与冰碰撞分析研究

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