三体船砰击响应特性研究

论文摘要

三体船由于垂荡和横摇的影响,船首底部和连接桥会发生剧烈的砰击现象。砰击涉及到气-液-固的相互耦合作用,过程复杂,很难在理论上建立数学模型来模拟该过程,因而探索合理的工程计算方法来求解三体船砰击压力、砰击速度和船体剖面形状之间的关系是一种行之有效的方法。结构入水是一个瞬态的过程,其特点是时间短载荷大,入水时所产生得瞬时冲力,轻者会造成船体局部结构变形,重者会引起结构的失效甚至是崩溃。因此,在高速三体船的结构设计中,研究主船体和连接桥在砰击载荷下的动力响应特性意义重大。鉴于以上原因本文进行了以下几点研究：1.研究三体船砰击压力的工程计算方法。对考虑气垫效应的砰击引起得附加质量进行讨论；在考虑气垫效应的平底砰击理论基础上,提出三体船连接桥砰击压力峰值的回归公式；给出砰击压力沿船底剖面和湿甲板的时间-空间分布。2.应用直接瞬态响应分析方法,求解三体船底部和连接桥砰击的动力响应特性；分别计算时间域内单元的合成应力、X向正应力和Y向正应力；并分析各应力成分沿船长和船宽的分布规律。3.探讨MSC.Dytran通用有限元软件对数值模拟三体船典型剖面（含连接桥结构处）入水问题的关键技术；对连接桥结构入水砰击进行仿真计算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的目的和意义
• 1.2 课题的国内外研究现状
• 1.2.1 楔形结构入水砰击研究现状
• 1.2.2 平板结构入水砰击研究现状
• 1.3 论文的研究内容
• 第2章 砰击基本理论
• 2.1 概述
• 2.2 楔形体结构砰击理论
• 2.2.1 二维水动力冲击理论
• 2.2.2 Wagner拟合理论的推广
• 2.3 平板结构砰击理论
• 2.3.1 空气垫理论模型
• 2.3.2 空气层的基本方程
• 2.3.3 平底入水砰击压力峰值求解
• 2.4 本章小结
• 第3章 三体船砰击压力工程计算方法
• 3.1 三体船运动求解
• 3.1.1 三体船在规则波中的运动响应
• 3.1.2 非规则波的叠加方法
• 3.1.3 三体船在非规则波中的运动响应
• 3.1.4 砰击速度
• 3.2 底部砰击压力预报
• 3.2.1 底部砰击压力计算
• 3.2.2 底部砰击水动压力时间-空间分布
• 3.3 连接桥砰击压力预报
• 3.3.1 船体典型剖面的附加质量
• 3.3.2 由砰击引起的附加质量
• 3.3.3 连接桥砰击压力计算
• 3.3.4 计算方法比较验证
• 3.4 本章小结
• 第4章 三体船砰击动力响应特性
• 4.1 动力响应特性计算原理
• 4.2 底部砰击动力响应特性
• 4.3 连接桥砰击动力响应特性
• 4.4 本章小结
• 第5章 连接桥砰击数值模拟
• 5.1 仿真计算的关键技术
• 5.1.1 耦合算法
• 5.1.2 材料性质
• 5.1.3 欧拉域的尺寸确定
• 5.1.4 水压力的初始化
• 5.1.5 有限元网格的划分
• 5.2 连接桥砰击压力数值模拟
• 5.2.1 计算模型
• 5.2.2 砰击入水仿真过程模拟
• 5.3.3 砰击压力结果分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢