Key words: Ship collision； Large floating offshore structures；

Impact performance；Optimal design ；Simulation

目录

第一章 绪论 1

1。1 研究背景及意义 1

1。2 船舶碰撞研究现状及方法 2

1。2。1 统计分析方法 3

1。2。2 试验研究方法 4

1。2。3有限元研究方法 4

1。3 本文主要研究内容 6

第二章 有限元数值仿真的基本理论和关键技术 8

2。1 引言 8

2。2 有限元方法的发展 8

2。3 非线性有限元控制方程 9

2。4 船舶碰撞仿真中的材料模型 10

2。4。1 材料的应变率敏感性 10

2。4。2 材料的失效准则 10

2。4。3结构模型的建立 11

2。4。4接触算法的定义 11

2。4。5边界条件处理 12

2。5 碰撞场景和碰撞模型 13

2。5。1 结构选取和简化 13

2。5。2 碰撞场景和模型 14

2。4 本章小结 15

第三章 舷侧结构分析 16

3。1 引言 16

3。2 被撞结构的塑性变形 16

3。3 构件能量吸收 23

3。4 碰撞力 25

3。5 本章小结 26

第四章 FPSB舷侧耐撞结构优化分析 27

4。1碰撞参数变化方案 27

4。2不同参数下结构碰撞性能分析 28

4。3本章小结 29

全文总结 30

致谢 32

参考文献 33

第一章 绪论

1。1 研究背景及意义

由于人口持续增长导致对资源需求剧增，海洋天然石油气是目前最为紧缺的资源。而我国沿海海域含有丰富的石油气矿藏，然而海上环境恶劣，海洋结构物容易受到外来碰撞载荷猛烈撞击，碰撞事故频繁发生。如图1-1所示，碰撞事故往往导致财产损失和人员伤亡，对海洋环境污染十分严重。

图1-2 “AMOCO CADIZ”号油轮触礁，溢油22。5万吨

根据1995年英国劳氏船级社（Lloyd’s Register of Shipping）对船舶损失事故的历史数据统计，船舶碰撞和搁浅事故占了高达50%以上。根据国内长江港监部门统计，1997年长江全线中仅船舶碰撞事故就发生了221起，占海损事故的57%以上。而一旦船体结构发生破损，就会影响船舶的安全性，如图1-2，油船的船体结构发生断裂。

图1-2 2。9万吨油船遭受集装箱船撞击的结构损伤

深海油气资源开发、海洋维权、海洋生命环境保护等急需能很好适应深海环境的大型多功能浮式结构物，可作为周围石油气开发所需物资的海上补给点和中转点，满足深水作业船临时停靠的需求，为石油气勘探开发提供诸多便利，有利于我国实现深海资源开发战略，因此对大型浮式结构物碰撞性能的研究具有极其重要的现实意义。