胡志强，高 岩，姚 琪

（1. 上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海 200240；2. 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240）

一种理想弹塑性模拟的冰材料本构模型

胡志强1，2，高 岩1，姚 琪1

（1. 上海交通大学海洋工程国家重点实验室，上海 200240；
2. 上海交通大学高新船舶与深海开发装备协同创新中心，上海 200240）

船冰碰撞是船舶碰撞研究领域的热点之一，对冰材料的模拟是船冰碰撞的研究重点。提出一种利用理想弹塑性模型模拟的冰材料本构模型，利用半隐式图形算法计算单元塑性阶段的应力，利用Tsai-Wu屈服准则和经验失效公式用来描述冰的力学行为。利用二次开发功能，将冰材料模型嵌入LS_DYNA程序，并验证该模型的准确性和适用性。研究中针对不同局部形状的冰块与船侧碰撞场景，通过比较分析碰撞力、能量耗散等，探讨冰块的局部形状对碰撞场景的影响。研究结果表明：冰材料模型在大接触面的条件下压力与已有标准吻合较好；在不同的冰块局部形状条件下，船冰碰撞的相互作用过程不同；较钝形状的冰块表现近乎刚体，较尖锐形状的冰块较易破碎。

船冰碰撞；弹塑性材料；本构模型；冰块形状影响；数值仿真

0 引 言

近年来，随着在极地地区航行的船舶日益增多，船舶与冰山发生碰撞事故的可能性也随之增加。船舶一旦与冰山碰撞造成破损，很可能发生漏油事故，影响极地地区的生态环境。因此，为了保证航线的安全性，提高船舶结构的可靠性，需要在船舶结构设计阶段考虑冰载荷的影响。……