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船舶碰撞过程的数值模拟及试验研究

2011-06-13温小飞卢金树崔振东

关键词:船舶变形结构

温小飞,卢金树,崔振东

(浙江海洋学院海运学院,浙江舟山 316000)

船舶碰撞问题是航运业、造船业十分关注的重要研究领域之一,国内外的学者和研究机构都投入了很多财力、物力、人力开展各项研究。在国内,上海交通大学、海军工程大学、江苏科技大学等高校对船舶碰撞问题进行了比较深入的研究,其中顾永宁、王自力等对船舶碰撞和触礁从不同的方面进行了研究和探索。在国外,日本、韩国、美国、希腊等国家也一直在致力于该领域的研究工作,并形成了4个具有代表性的碰撞模型:SINMCOL(Simplified Collision Model)、DAMAGE、ALPS/SCOL、DTU(Technical University of Denmark model)。船舶碰撞事故发生会对船舶自身安全和海洋生态环境产生重要影响,船舶碰撞研究就是为了尽可能提高船舶抗撞性能和降低船舶碰撞后果。本文主要总结了国内外在船舶碰撞过程的数值模拟研究和试验研究现状,讨论了船舶碰撞过程研究的技术思路和关键问题,提出了可供参考的研究建议。

1 数值模拟研究

数值模拟主要是通过数学建模的方法对船舶碰撞过程进行描述,以研究不同边界条件和结构特性下,船舶碰撞过程的船舶运动规律和船舶碰撞损伤的形成、发展机理。目前,国内外研究人员主要是采用ANSYS、ABAQUS等不同的商用非线性分析软件,对船舶碰撞过程进行模拟和分析;其主要数学模型和基本理论都是一致的。数学模型都是在一定假设条件下,根据力学、运动学等基本定理建立的,包括以下所述的基本控制方程。

1.1 运动控制方程

船舶碰撞过程如图1所示,ShipA为碰撞船,ShipB为受撞船,采用了双坐标系,(xc,yc)为碰撞点的坐标,α为初始碰撞角度。……

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