2.2.2沙漏理论 6

2.2.3 碰撞的非线性问题 7

2.2.4接触理论 7

2.2.5 LS-DYNA对时间步的控制 9

2.3 本章小结 9

第三章 冰柱碰撞下的加筋板响应研究 10

3.1材料参数设置 10

3.2 撞击位置对冰-加筋板碰撞的数值仿真 13

3.2.1 碰撞位置工况设计 13

3.2.2 碰撞结果分析与讨论 16

3.3 撞击速度对冰-加筋板碰撞的数值仿真 21

3.3.1 碰撞速度工况设计 21

3.3.2 碰撞结果分析与讨论 24

3.4 本章小结 29

第四章 船冰碰撞响应研究 30

引言 30

4.1 船冰模型建立 30

4.1.1 冰体形状 30

4.1.2 船舶舱段模型 31

4.2 碰撞速度工况设计 34

4.3 撞击速度对船-冰碰撞的数值仿真 35

4.3.1 船舶应力 35

4.3.2 碰撞力 36

4.3.3 冰-船变形 38

4.4 本章小结 39

结论与展望 40

致谢 42 

参考文献 43

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

随着人类工业化的不断发展，二氧化碳的排放量日益增加，导致全球气温升高，随之，冰川融化的现象也发生的愈加频繁。近年来，随着陆地资源的日趋枯竭，人类把视线逐渐移向海洋，船舶在海上航行时的安全性受到广泛关注。在全球的海洋中，海冰分布面积高达3770万平方千米，占地球表面的7.3%[1]。因此，在海冰严重的海域，海冰已被视为船舶设计和海洋工程的控制因素。

漂浮在海面上的海冰，在风、流的作用下产生运动，海冰运动时的推力和撞击力都是巨大的。根据位于我国渤海湾的新"海二井"海洋平台在1971年观测的结果计算出，一块长宽为6公里，高度为1.5米的方形冰体，在流速正常时，它的推力高达四千吨，能够推倒海洋平台等建筑物。1912年4月发生的“泰坦尼克”号客轮撞击冰山事件，船的右舷和冰山底部相撞后发生激烈摩擦，使右舷前部吃水线下铆钉断裂，全部货舱及六号锅炉房开始迅速涌入海水，受影响范围将近百米，船上2000多名船员和乘客中，只有705人生还，是上个世纪海冰造成的最大灾难之一[2]。“泰坦尼克”号事件示意图如图1-1所示。

图1-1 “泰坦尼克”号事件示意图

Fig.1-1 Titanic Disaster 

“泰坦尼克”号沉没事件以来，各国采用高科技手段加强对海冰的监测，此方法有效避免大型海冰与船舶的碰撞，但由于全球变暖趋势更加明显，小型海冰与浮冰逐渐增多，仍给船舶航行带来极大的潜在威胁，并且小型海冰与浮冰的监测很难做到提前知晓，因此，海冰与船舶碰撞事件时有发生。 LS-DYNA冰碰撞下的船体结构动态响应分析模拟(2):http://www.chuibin.com/wuli/lunwen_206621.html