1。2。1理论研究 3

1。2。2试验研究 4

1。2。3数值仿真研究 5

1。3 本文的主要工作 6

第二章 砰击实验 7

2。1 概述 7

2。2 试验设计 7

2。2。1 试验目的 7

2。2。2试验地点及环境要求 7

2。2。3 试验模型 7

2。2。4 测点及工况 8

2。2。5 试验装置及设备 10

2。3 试验实施步骤 11

2。4 试验数据记录及处理 11

2。4。1 数据记录 11

2。4。2不同高度下的砰击压力及峰值 12

2。5 本章小结 14

第三章 有限元模型的建立 15

3。1 概述 15

3。2 ABAQUS软件简介 15

3。3 模型建立 16

3。4 计算参数的确定 18

3。4。1 速度和材料属性 18

3。4。2 边界条件 19

3。4。3 网格划分 20

3。5 本章小结 20

第四章 计算结果分析 21

4。1 概述 21

4。2 位移和速度曲线 21

4。3 不同速度下的砰击压力及峰值 22

4。4 结构响应分析 24

4。4。1同角度同速度结构响应分析 24

4。4。2 同角度不同速度结构响应分析 27

4。4。3 同速度不同角度结构响应分析 33

4。5 不同底升角下圆锥体的结构响应 37

4。6 试验和仿真结果的对比 38

4。7 本章小结 39

第五章 总结与展望 40

5。1 总结 40

5。2 展望 41

参考文献 42

致谢 44

第一章 绪论

1。1 研究背景及意义

随着人类的发展不断向前，对资源的需求日益扩大，海洋这一巨大的资源宝库越来越多的引起人们的重视。对海洋资源的开发已经显得越来越重要，而在这一开发进程中人们不可避免地需要面对海洋的恶劣环境。恶劣的环境带来的海浪与船舶等海洋开发装备之间的砰击更是司空见惯。例如波浪与船体舷侧之间的砰击作用，甲板上浪过程中波浪与船体上层甲板之间的砰击作用，救生艇抛落入水过程中艇身与水的砰击作用等。文献综述

当船舶在波浪中航行时，不可避免地会受到波浪的砰击作用。尤其是对航行在大洋中的船舶来说，这种砰击现象尤为明显。砰击现象的产生所引起的危害表现在多个方面。对于民用船舶来说，砰击所带来的船舶摇荡会对船上货物的稳定性产生一定影响，同时引起乘客和船员的紧张情绪，造成许多安全隐患；对于军用船舶来说，在砰击产生过程中，船上的各类仪表，机械元件有可能会受到一定程度的损坏，剧烈的砰击作用甚至影响到武器装备瞄准目标的精确性，造成难以估量的不良后果。更重要的是，剧烈的砰击会导致船体局部强度甚至船体总纵强度的丧失，从而对船员和乘客的生命和财产安全造成巨大的损失。调查数据表明，历史上10%~12%的海损事故是由剧烈的砰击引起的。其中比较著名的有：（1）1980-1981年冬季，Onomichi-maru号散货船以5。25节的航速在8级海况下的保佛海域航行时，其船首前甲板突然发生超过5°向上弯曲，并在随后发生了持续振荡，在两个小时后船首前甲板便断裂脱落。在随后的四天内，百分之八十五的船体结构也相继沉入海底。研究人员在事后的调查中发现，这起海难事故发生的主要原因是：在如此恶劣的海况下，巨大的海浪与该船超过L/10区域的船体发生了剧烈的砰击作用。在频繁的砰击载荷作用下，船体主要构件产生了严重的周期疲劳，由此带来的是甲板处首先发生了弯曲破坏并沿船宽方向产生大的裂纹并断裂，从而引发整船的崩溃，最终导致了船舶的沉没。（2）1994年，Estonia号滚装船在波罗的海的风浪中航行，其罩壳式首门的锁紧和定位装置由于强浪的砰击载荷作用而发生了断裂，以致大量的海水涌入船体，最终导致该船的沉没，更严重的是该事故造成九百多名乘客和船员丧生。为了尽可能地减少此类悲剧的发生，各个船级社均对砰击载荷方面做出了一定的规定，要求船舶能够保证一定的砰击强度。然而对船舶的砰击强度进行定性定量评估的首要条件就是确定砰击载荷。