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图 2-1 不同撞击角度[12]

Fig。2-1 Different collision angle[12]

撞击船船首形式多样，Nielsen 研究数据显示，在常见船型中约 40%-50%采用 球鼻型船首（bulbous bow），其余多为传统船首(conventional bow)。Zhang[39]针对这 两种典型的船首开展更加深入的研究，采用简化的几何形状描述两种船首的几何特 征，如图 2-2 所示。球鼻型船首指设计水线以下的首部前端有球鼻型的突出体，可 以起到减小兴波阻力的作用。随着球鼻型船首应用增多，船侧结构受球鼻型船首撞 击的风险增大，需予以重点的关注。因此，本文重点研究撞击船为球鼻型船首的碰 撞场景。文献综述

（a）球鼻型船首 （b）传统船首 图 2-2 典型船首的的几何形状[39]Fig。2-2 Geometry of the typical ship bows[39]

综上，本文重点分析球鼻型船首以撞角 90°撞击被撞船舷侧结构的碰撞场景。 通过上文分析可得，在该碰撞场景下被撞船舷侧结构的损伤最为严重，应给予重点 关注。

2。1。2 船舶搁浅场景 

船舶搁浅指船舶底部结构与地表发生接触碰撞的事故。船舶搁浅主要与船舶的 自身状况（航速、吃水、船舶结构布置、船舶结构承载情况等），以及搁浅障碍物的性质（质地、形状、大小等）有关。因此，不同的搁浅场景可能对应于完全不同 的结构损伤结果。因此，有必要对搁浅障碍物的性质及船舶自身情况分别进行讨论， 选取一种典型的危险工况，以便于分析该搁浅场景下结构的损伤变形情况。

根据河床或海床的质地，船舶搁浅分为硬搁浅和软搁浅。软搁浅一般不会对船 舶局部结构造成很大的损伤，但容易使船体梁遭受较大的剪力及弯矩而导致总体结 构的失效，属于弹性变形的范畴，不是本文关注的重点。硬搁浅又称高能搁浅，是 指船舶搁浅于比较坚硬的礁石上，使得船底结构发生明显的塑性变形，因此进行船 舶硬搁浅问题研究时主要关注船体结构的损伤变形机理和能力吸收机制[42]，即为本 文重点研究的对象。

船舶与礁石的相对运动及礁石的形状尺寸对结构的损伤影响很大。因此，根据 船舶与礁石的相对运动及礁石的形状，硬搁浅可以分为撕裂型（raking）、滑移型

（sliding）与碰底型搁浅（stranding）[43]，如图 2-3 所示。为了简化分析，船舶搁 浅时船舶与礁石之间的相对移分成水平方向和垂直方向分别考虑。

当船舶与礁石之间产生水平方向的相对位移时，认为此类搁浅为撕裂型或滑移 型搁浅。当礁石形状锋利尖锐，此时的搁浅被称为撕裂型搁浅。若礁石形状相对平 坦，船底板与礁石大面积的接触，这类搁浅称为滑移型搁浅。而碰底指在水域中船 舶由于升沉或纵摇运动导致船体与礁石发生碰撞的场景，这类搁浅场景与船侧结构 受撞击的情况类似，当船底搁浅于礁石时，结构产生较大的塑性变形，对船体的安 全性产生较大的威胁，值得重点关注。