船舶与海洋平台碰撞的动力特性研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文船舶与海洋平台碰撞的动力特性研究姓名：朱孟巍申请学位级别：硕士专业：船舶与海洋结构物设计制造指导教师：吴卫国20060401武汉理工大学硕士学位论文摘要随着海洋石油开采的增加，需要建造大量的海洋平台。而由于海洋平台的增多，船舶与海洋平台碰撞事故在世界各地经常发生，且事故发生的频率越来越高。一旦发生此类事故，所导致的人员伤亡、财产损失以及环境破坏是惊人的。为了减少事故损失，有必要对船与海洋平台的碰撞机理进行研究。船舶与海洋平台的碰撞是一个十分复杂的碰撞动力学问题。是两者在很短的时间内在巨大

2、冲击载荷作用下的一种复杂的非线性动态响应过程，且碰撞过程中存在多种不确定性因素，因此企图通过建立一个精确的数学模型使问题得到完全解析是不可能的。经过多年的发展，非线性有限元数值仿真正日益成为目前碰撞分析的最有效方法。本文在总结前人研究的基础之上，提出一种建模分析方法。该方法对船舶与海洋平台进行合理的简化，避免传统方法中分步多次计算方式，简洁方便，减少对原始资料的依赖。同时还进行数值试验选择合适的材料模型和应变率状态。最后利用以上数值试验结果对一艘5000t船舶(含附连水质量)以1耐s、2lTl，s、5州s三种速

3、度碰撞平台时对其多种响应分析比较，得出一些有价值结论。本文共分五章，第1章回顾船船碰撞机理、船舶与海洋平台碰撞及船桥碰撞的研究发展情况。第2章对船舶与海洋平台碰撞外部动力学的解析方法进行介绍，并对其中存在问题进行讨论，提出改进方法。并尝试在下面的分析中应用。第3章对碰撞仿真的有限元法进行介绍，并对本次计算所采用的显式非线性有限元软件ANSYs／Ls—DYNA进行简要的介绍。第4章对船舶和导管架平台进行合理的简化并进行数值试验验证，同时选择合适的材料模型和应变率状态。最后利用以上数值试验结果对船舶以lm／s、2m

4、／s、5m／s三种速度碰撞平台时进行计算分析，得出一些有价值的结论。第5章总结全文，并对进一步的研究工作进行展望。关键词：船舶与海洋平台碰撞，动力响应，数值仿真，应变率，附连水武汉理工大学硕士学位论文AbstractAsmedevelopmentofexploitationsforoceanoilisca玎iedonmoreandmore，weshouldbuildmarlyoceanplatfo皿s．Fort量leincreasingofplatfomls，c01lisionsbetweenshipandoc

5、eanpla_曲nnoccur丘equcntly，andt11e舶quencybecomeshi曲erandhigher．Oncetheaccidemhappened，t11elossof1iVesandpmpe啊a11ddestroytoenvironInentarestriking．Recently，inordertoreducet11elossofaccidents，mallyexpertsbendmemselvestomestlldyofthemechanismins11ip／oceanplatf-om

6、collisions．Thecollisionbetweenshjp如doceanpiatformisacomplicatednon一1ineard”amicresponseprocessunderextremelargeloadinaVeryshorttiIne．Becauseofmecomplicacya11dtlleuncert血factorsincollisionpmcess，“isncarlyimpossibIetomm，et11eoreticanalysisbybuildingupaIlaccmte

7、mathematicmodel．Therefore，n啪erica】simmationbyfiniteelementa11aIyses、Ⅳillbecomeamorcandmoree娲ctivemeansintheanalysisofcollisionproblemsbe帆ecns11ipaIldoceallplatfornlnowadays．Basedonthef0兀Ilerresearch，thetllesisputsfon阻rdanewaIlalysismemodw扯ch、Ⅳillpredigestthe

8、shipandoceallplatfb玎n，Thjsmethodcallavoidthestyjeofmulti—stepandmulti—calculationintraditionalmenlod．ItalsodecreasesdependingontheinitiaIdata．SoitisveryconveIlient．Thet11esiscarrysonnumcricaltes