第一章，绪论。归纳整理了船舶碰撞/搁浅问题的国内外研究现状，明确了相 关方向的研究动态和发展趋势，指出了亟待解决的科学问题。在此基础上，确定了 本文主要的研究内容。

第二章，碰撞/搁浅事故场景分析及理论预报基础。开展了船舶碰撞/搁浅场景 分析，并对典型的碰撞/搁浅场景进行简化，确定了计算分析工况；在此基础上， 重点关注舷侧和底部桁材结构，分析了其在碰撞/搁浅事故中可能遭受碰撞载荷的 模式，为后续计算分析奠定基础；同时介绍了船舶碰撞/搁浅事故解析计算的理论 基础及有限元数值仿真分析技术。

第三章，不加筋船体桁材在面内载荷下的损伤机理。以不加筋船体桁材为研究 对象，设计开展了准静态冲压载荷作用下结构响应试验，并开展了相关仿真分析， 得到了桁材结构损伤变形模式和冲压载荷。以此为基础，提出了不加筋桁材面内受 压的理论变形模式，并应用塑性分析法预报桁材结构受压过程中瞬时阻力和平均阻 力，通过与试验结果对比验证解析公式的准确性。

第四章，加筋船体桁材在面内载荷下的损伤机理。以加筋桁材为研究对象，基 于准静态冲压载荷作用下结构响应试验与相关数值仿真分析，对纵向及横向加筋桁 材的损伤变形机理分别开展研究。对于纵向加筋桁材，研究加强筋间距不同对结构 抗力的影响，并应用不同等效板厚公式预报其在冲压过程中的结构抗力。对于横向

加筋桁材，提出一种面内受压的理论变形模型，并应用塑性分析法预报其在冲压载 荷作用下产生的结构抗力。最后，通过与试验、仿真的结果对比验证解析公式的准 确性。

第二章 碰撞/搁浅事故场景分析及理论预报基础

2。1 船舶碰撞/搁浅场景分析 

研究船舶的碰撞性能，主要关注船体结构在碰撞和搁浅场景下受力、运动响应 及碰撞/搁浅区域结构的损伤变形等情况。在不同的碰撞/搁浅事故场景下，船体结 构的受力及损伤变形情况不同。因此，有必要对不同的碰撞/搁浅事故场景进行分 析研究，有助于对碰撞和搁浅建立一个系统的认识，同时便于针对特定的碰撞/搁 浅场景开展具体的研究。

2。1。1 船舶碰撞场景 

船舶碰撞指船舶之间在水域发生接触造成损害的事故。事实上，实船碰撞中的 撞击参数(撞击位置、撞击角度、撞击速度及撞头形状等)具有很大的不确定性，而 且存在多种可能的组合。碰撞事故下结构的损伤变形往往与撞击位置、撞击角度、 撞击速度及撞击船的撞头形状关系很大，因此不同的碰撞场景可能对应于完全不同 的结构损伤结果。因此，有必要选取一组典型的撞击参数，以便于分析该碰撞场景 下结构的损伤变形情况。

撞击位置的不同对结构的损伤变形影响很大。由于船首的刚度一般远大于舷侧， 当撞击船船首撞击被撞船舷侧时，撞击船船首会切入被撞船舷侧，大部分碰撞能量 由被撞船舷侧所吸收[40]，而被撞船舷侧的破损会造成船舱内货物损失或液体泄漏， 后果严重。因此，撞击船船首撞向被撞船舷侧是一种非常危险的碰撞工况，应给予 重点关注。

不同的撞击角度和撞击速度对碰撞结果的影响已有很多学者研究。王自力、顾 永宁[41]针对双层舷侧结构，采用有限元软件分析不同撞击角度及撞击速度对舷侧结 构损伤结果的影响。结果表明，结构的损伤模式和失效次序与撞击角度有关，撞击 速度影响较小。撞击角度越大，结构的破裂失效越提前，而撞击速度增加主要使材 料的屈服应力增加，对船体结构的损伤特性影响不大。刘昆、王自力等[12]采用全耦 合分析技术开展多种工况计算研究，基于外板破裂为判定准则研究了不同撞击角度 对应的极限撞击速度。研究发现，当撞角为 90°时对应的极限撞速最小，即为最 危险的碰撞场景，如图 2-1 所示。因此，在撞击角度为 90°的碰撞场景下被撞船结构的损伤变形最为严重。由于撞击速度对结构损伤变形的影响不大，因此不在本文 的研究范围内。