3有限元研究方法

现阶段典型的使用有限元理论来处理船舶碰撞问题的方法，一是将碰撞的动力学问题转化为准静态问题。在碰撞问题的初期，通过有限元软件对碰撞区域结构进行碰撞载荷下的瞬态响应分析，从而对各个构件进行静强度分析计算。第二种是对碰撞的整个动力过程进行模拟，结果较为准确，得到碰撞结束后结构能量转化形式及影响较大的碰撞参数等，但是由于模型建立过程比较细致，不利于计算。目前主要使用的软件有ABAQUS、ANSYS等。 

Zhang[10]改变模拟碰撞过程中几种典型的碰撞参数组合进行了详细研究。通过改变边界固定的设置、接触面摩擦系数的选择理论、壳单元的类型、碰撞结束后构件的剩余应力、材料模型的选择等，从中发现影响碰撞结果的一般规律。Wisniewski[11研究两船在碰撞过程中结构的塑性变形是否受质量、边界条件、摩擦系数、材料模型等参数条件影响。Paik[12]主要研究影响VLCC舷侧结构碰撞性能较大的几个结构参数进行数据分析。他认为碰撞模型中舷侧纵桁腹板尺寸、强框架的结构强度和撞击区域的变形体积等对碰撞产生较大的影响，不能直接忽略，发现结构吸收的碰撞能与撞入被撞船舷侧的船艏体积具有一定的线性关系。Servis[13]主要研究哪些结构参数会对船舶碰撞模拟结果产生较大影响，采用MSC。DYTRAN软件，处理舷侧主要构件的碰撞损伤变形模式。

Glyka[14]采用ABAQUS/IMPLICIT软件，进一步研究了船艏结构中碰撞能量吸收情况、应力应变分布变化关系等。他通过采取不同的撞击速度，研究碰撞速度与构件吸能以及极限撞深之间的变化关系，在讨论舷侧各结构对碰撞吸能产生的影响中考虑能量守恒定理。Ozgur[15]则通过模拟单壳和双壳结构的碰撞过程，研究船舶破裂变形后的剩余承载能力和损伤特性。在思量JBP规范的同时探求普通外板和加筋板在腐蚀接触下的力学性能，采取与船体梁极限强度密切相关的系数来估计碰撞后船体是否仍然安全，从而达到优化壳结构的目的。Petersen 和Pedersen考虑碰撞发生时施加在船舶结构上的水动力压力变化。由于附加质量系数在船舶与浮动式平台碰撞时将产生部分影响（附加水质量系数主要取决于船舶外形和碰撞的持续时间），因此不能直接忽略不计。

张惠元[16]等为分析船舶低速碰撞过程中双层舷侧结构的损伤情况，在简化计算模型的基础上，归纳总结了船舶构件的平衡方程，从计算结果中得到了构件吸能、塑性变形互相关系。朱后勤[17]等模拟了刚性船艏垂直撞击舷侧结构的碰撞场景，对碰撞参数的影响进行研究。杨永谦[18]则从船舶碰撞时能量发生损坏转移的角度，研究如何最大程度避免碰撞中结构损坏。甘进等人则用ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件模拟平台导管架和船舶碰撞全过程的方法，基于动力学分析原理，从计算结果中得到了平台碰撞区域应力应变分布关系、最大碰撞力及碰撞过程中的能量转化等碰撞参数，经过多次验证后发现这种方法具有相当的精度。

王自力和顾永宁[19]在船舶碰撞过程中的力学机理研究得到重大突破。他们具体研究船舶舷侧结构的碰撞损伤过程，发现碰撞主要集中在接触区域。而非碰撞区域的构件塑性变形很小，甚至可忽略不计。碰撞损伤变形区域主要取决于撞击船艏部直径大小和撞击船的碰撞速度，一般选取船舶舷侧分段或舷侧的实肋板中间作为碰撞接触区域。在模型试验中发现碰撞发生的位置变化与船舶舷侧结构的变形能量吸收关系不大，表明一定范围内改变舷侧结构撞击位置并不会产生明显的影响。