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船舶与冰脊碰撞非线性有限元研究

船舶与冰脊碰撞非线性有限元研究

摘要：

船舶与冰脊碰撞是北极航行中常见的风险之一。在这种碰撞过程中，

船舶结构和冰脊都会受到严重的动态荷载，因此对于船舶与冰脊碰撞的

研究具有重要意义。本文通过有限元方法对船舶与冰脊碰撞进行了非线

性分析，研究了冰脊和船舶结构的破坏情况，并对碰撞后冰脊和船舶的

应力分布进行了分析。研究结果对于船舶在北极航行中的设计和安全性

评估具有重要意义。

关键词：船舶与冰脊碰撞；非线性有限元方法；冰脊破坏；船舶结

构破坏；应力分布

引言：

随着北极航行的逐渐增多，船舶与冰脊碰撞成为北极航行中的一个

主要风险。冰脊是在海表面上形成的厚冰层，由于其高度和硬度，容易

对船舶造成严重的损坏。因此，研究船舶与冰脊碰撞的力学行为对于北

极航行中的船舶设计和安全性评估具有重要意义。

研究方法：

本文采用了非线性有限元方法对船舶与冰脊碰撞过程进行了数值模

拟。首先建立了船舶和冰脊的几何模型，并进行了网格划分。然后，根

据冰脊和船舶的材料特性，建立了相应的材料力学模型。在模拟过程中

引入了船舶与冰脊碰撞的动态荷载，并考虑了非线性效应，如接触变形

和材料失效。

研究结果：

通过对船舶与冰脊碰撞进行非线性有限元分析，我们研究了冰脊和

船舶结构在碰撞过程中的破坏情况。结果表明，冰脊在碰撞后出现了明

显的破裂和压碎现象，船舶结构也出现了不同程度的破坏。此外，我们

还分析了碰撞后冰脊和船舶的应力分布情况。结果显示，冰脊的应力分

布非常不均匀，船舶结构的应力集中在碰撞点周围区域。

讨论与结论：

通过对船舶与冰脊碰撞的非线性有限元分析，我们得出了以下几个

结论：首先，冰脊在受到船舶碰撞后容易发生破坏和压碎现象；其次，

船舶结构在碰撞过程中会受到不同程度的破坏；最后，船舶与冰脊碰撞

会导致冰脊和船舶结构的应力分布不均匀。这些研究结果对于船舶的设

计和安全性评估具有重要意义。

本文的研究还存在一些局限性，如只考虑了单一碰撞情况，未考虑

多次碰撞和长时间作用下的影响。因此，未来的研究可以进一步扩展，

考虑更复杂的碰撞情况和多因素的影响。

参考文献：

[1]冯宝春,邓重建.船舶与海冰碰撞研究[J].系统仿真学报,2001,

(03):350-354.

[2]李京湘,王德才,范外金.海冰碰撞船舶结构破坏[J].海洋工程,

2001,(04):98-104.

[3]杨宁,赵文琛.船舶冰脊切割研究现状与展望[J].北京船舶运输

学院学报,2008,22(1):62-65.

[4]王伟,郭建华,曹明海.船舶与海冰碰撞研究综述[J].中国舰船研

究,2011,(03):23-29.

总结：

本文通过非线性有限元分析研究了船舶与冰脊碰撞的力学行为。研

究结果显示，冰脊和船舶结构在碰撞过程中会发生破坏，应力分布也不

均匀。这些研究结果对船舶的设计和安全性评估具有重要意义。然而，

本文的研究还存在局限性，未来的研究可以进一步扩展，考虑更复杂的

碰撞情况和多因素的影响。