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第1章 绪论 1

1.1 船—冰碰撞风险分析研究意义 1

1.2 船—冰碰撞理论 5

1.3 船—冰碰撞研究方法 10

第2章 碰撞概率计算方法及影响因素研究 16

2.1 引言 16

2.2 船—冰碰撞概率计算方法 16

2.2.1 问题的提出 16

2.2.2 海域的选择 17

2.2.3 问题的简化 18

2.2.4 船—冰碰撞概率计算模型 19

2.3 船—冰碰撞概率的数值算例 25

2.3.1 船舶与浮冰的分布函数 25

2.3.2 船—冰碰撞概率计算程序 26

2.3.3 各参数对船—冰碰撞概率的影响 27

2.3.4 结果分析及结论 33

2.4 小结 34

第3章 船—冰碰撞数值仿真技术研究 35

3.1 引言 35

3.2 基于MSC.Dytran的船—冰碰撞材料模型 35

3.2.1 船体材料特性和失效准则 35

3.2.2 冰体材料特性和失效准则 38

3.3 船舶的有限元模型处理技术 44

3.3.1 船舶概况 44

3.3.2 结构简化 46

3.3.3 网格划分 46

3.3.4 接触定义 47

3.4 冰的有限元模型处理技术 48

3.4.1 冰材料参数 48

3.4.2 冰体碰撞有限元仿真研究 50

3.5 小结 54

第4章 船—冰碰撞结构响应研究 55

4.1 引言 55

4.2 船—冰碰撞性能评判指标 55

4.3 冰体形状对船—冰碰撞的影响 56

4.3.1 冰体的形状 56

4.3.2 碰撞方案 57

4.3.3 船、冰质量控制与附连水质量 58

4.3.4 碰撞损伤变形 59

4.3.5 撞击船速度变化 63

4.3.6 碰撞力 64

4.3.7 能量吸收 67

4.4 冰体质量对船—冰碰撞的影响 73

4.4.1 碰撞方案 73

4.4.2 有限元模型 74

4.4.3 碰撞损伤变形 75

4.4.4 撞击船的速度及位移 76

4.4.5 碰撞力 77

4.4.6 能量吸收 78

4.5 船舶速度对船—冰碰撞的影响 81

4.5.1 速度设置 81

4.5.2 碰撞力 81

4.5.3 动能变化 82

4.6 撞击角度对船—冰碰撞的影响 83

4.6.1 概述 83

4.6.2 有限元模型及碰撞方案 84

4.6.3 计算结果及分析 85

4.7 小结 89

第5章 船舶与冰排碰撞结构响应研究 90

5.1 引言 90

5.2 船舶与冰排碰撞方案设计 90

5.2.1 冰排的形状 90

5.2.2 碰撞模型 92

5.2.3 船、冰质量控制与附连水质量 92

5.3 冰排厚度对船—冰碰撞的影响 93

5.3.1 碰撞损伤变形 93

5.3.2 撞击船舶速度变化 95

5.3.3 碰撞力 96

5.4 冰排运动状态对船—冰碰撞的影响 98

5.4.1 碰撞损伤变形 98

5.4.2 撞击船舶速度变化 100

5.4.3 碰撞力 101

5.5 冰排物理性质对船—冰碰撞的影响 102

5.5.1 碰撞损伤变形 103

5.5.2 撞击船舶速度变化 104

5.5.3 碰撞力 105

5.6 小结 106

第6章 船舶遭冰层挤压结构损伤研究 107

6.1 引言 107

6.2 挤压场景简化 107

6.3 冰层温度场的计算研究 108

6.3.1 数学理论研究 109

6.3.2 有限元方法与运用 110

6.3.3 有限元结果分析 111

6.4 冰层温度应力场的计算研究 113

6.4.1 数学理论研究 113

6.4.2 有限元方法与运用 114

6.4.3 有限元结果分析 116

6.5 船体结构模型以及承载工况 116

6.5.1 船舶有限元模型 117

6.5.2 承载工况研究 120

6.6 船舶结构损伤分析 121

6.7 小结 123

第7章 冰撞载荷作用下新型夹芯抗冲击结构设计研究 125

7.1 引言 125

7.2 夹层板简介 126

7.2.1 金属夹层板 126

7.2.2 复合夹层板 127

7.3 新型抗冲击结构有限元模型 128

7.4 碰撞方案 129

7.5 计算结果及分析 130

7.5.1 碰撞损伤变形 130

7.5.2 碰撞力 131

7.5.3 能量吸收 132

7.6 小结 133

第8章 舷侧板架与冰体碰撞数值仿真及模型试验研究 134

8.1 引言 134

8.2 数值仿真研究 134

8.2.1 模型尺寸及计算方案 134

8.2.2 有限元模型 136

8.2.3 模型材料 137

8.2.4 边界约束与接触定义 137

8.2.5 数值仿真计算结果 137

8.3 模型试验研究 141

8.3.1 试验目的 141

8.3.2 模型制作及试验方案 141

8.3.3 测量系统 143

8.3.4 试验过程 144

8.3.5 试验结果及分析 144

8.4 数值仿真及模型试验结果比较研究 156

8.4.1 最大加速度比较 156

8.4.2 应力值比较 156

8.4.3 变形量比较 157

8.5 小结 158

参考文献 159