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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