遭受到强烈的砰击,都会产生曲型的砰击问题。砰击会致使船体上发生砰击的部位产生局部结构屈曲的现象,如果严重的话,甚至可能破坏结构,造成非常严重的后果。举个例子更直观的说明一下,早在1994年的9月份,有一艘名叫Estonia的滚装船在海上航行,当其航行到地中海海域的时候,船的首门由于砰击作用而被打掉,导致船舱内大量的进水,最终不幸沉没。砰击问题非常的复杂,不仅涉及到气、液、固的耦合作用,而且是非线性、非定常问题,研究起来非常复杂。严重的砰击,不仅会使受冲击的区域承受着巨大的压力,进而对局部的船体结构造成威胁,而且还会引起船体梁的颤动,颤振对船体的威胁是十分巨大的,如果发生了非常严重的颤振,在船体中部横剖面处的强力甲板和船底板都是由于颤振响应而产生瞬间的高应力。这对于船体总纵强度来说是一个巨大的威胁。船体撞击是一种船体的水上表面由于船舶与水之间的相对垂直运动从而进一步进入水中而产生的现象。由于数量大和时间短,冲击载荷是通过砰击从局部到整体的影响船体结构产生的。 产生的冲击可能引起相当大的震动和局部结构的破坏。进一步的说,陡波或碎波在船上产生的水平冲击和甲板上浪产生的水冲击都定义为海洋应用上的砰击。考虑到水动力载荷是由假设一个刚性结构估算得到的,并且这种载荷以准静态的方式应用于结构,多年来冲击载荷作用下的船体的结构性依靠简化方法来分析。采用这种简化方法,我们主要的任务就是评估结构的冲击载荷。翻一翻船舶发生剧烈海况原因,很多都是由于巨大的砰击使船舶丧失了稳性而产生不良的后果。因此,对于船舶设计师来说,准确的预测作用在船体上的流体动力在船体结构的设计上有至关重要的作用。
1。2 国内外研究现状
1。3 本文的主要研究内容
本文以底升角分别为10°、20°、30°、40°的楔形体为研究对象,使其以不同的高度下落入水,通过试验和仿真两种研究方式来研究不同底升角和入水速度对砰击压力的影响,主要分为以下三步来研究讨论:
(1)进行楔形结构试验设计,让不同底升角的楔形结构分别以不同的高度下落入水,来研究砰击压力与时间的关系。
(2)利用ABAQUS软件进行仿真模拟试验,得到仿真结果,与试验结果进行比较,验证完善了仿真分析技术;分析研究楔形体底升角和入水速度对砰击压力峰值的影响规律,并研究了砰击过程中的结构响应,为船舶与海洋结构砰击载荷预报及结构响应分析奠定了基础。文献综述
(3)分析比较仿真结果与试验结果,得出最终结论并分析误差原因。基于本文的研究情况对未来楔形入水研究等问题提出展望。
第二章 二维楔形体砰击压力峰值理论计算方法
2。1 理论计算方法
这里首先发现的研究方法就是Von Karman对砰击压力的计算方法,Von Karman同时也是最早研究砰击入水的人。他为了研究水上飞机降落到水面的时候可以更加安全同时也为了研究的方便简单,Von Karman将飞机入水问题简化为二维楔形体砰击入水问题。假设楔形体模型的倾斜角为β,它以速度为V的情况下垂直的向水面砸去,则在非常短的时间里面会发生冲击现象。忽略流场速度平方的二阶小量,线性化自由面的边界条件,通过动量守恒的研究方法可以的到在楔形体上的砰击压力峰值的计算公式:
(2。1) 楔形结构砰击载荷预报及结构响应分析(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_89976.html