冰载荷作用下船舶结构动态响应及损伤机理

本书以极地航区航行的商船为研究对象，提出了基于概率分布的船—冰碰撞概率计算方法；研究船—冰碰撞数值仿真模型化技术，提出了用于有限元数值仿真的冰体材料模型；利用数值仿真方法计算多种工况下船体的结构响应和损伤模式，探究船舶与冰体的相互作用，并开展模型试验对仿真结果进行验证。开展船舶与冰排碰撞研究，获得船舶的结构动态响应规律。应用温度场—应力场的相互关系，获得船舶在冰挤压作用下的动态响应及损伤模式。总结船体结构在各种冰载荷（船与浮冰碰撞载荷、船与冰排碰撞载荷、冰体挤压载荷）下的破坏模式，进而获得船舶在冰载荷下的损伤机理。本书很后对冰撞载荷作用下新型夹芯抗冲击结构设计进行了初步研究。

张健，男，1977年12月生，工学博士，现为江苏科技大学船舶与海洋工程学院副教授，硕士生导师。主要从事船一冰碰撞结构响应、船舶与海洋工程结构强度的教学及研究工作。主持或参加国家自然科学基金、省部级预研项目等各类科研课题20余项。在《船舶力学》、《中国造船》等各类期刊上发表学术论文近30篇。现为中国造船工程学会不错会员，中国兵工学会会员。

第1章绪论
1.1船-冰碰撞风险分析研究意义
1.2船-冰碰撞理论
1.3船-冰碰撞研究方法
第2章碰撞概率计算方法及影响因素研究
2.1引言
2.2船-冰碰撞概率计算方法
2.2.1问题的提出
2.2.2海域的选择
2.2.3问题的简化
2.2.4船-冰碰撞概率计算模型
2.3船-冰碰撞概率的数值算例
2.3.1船舶与浮冰的分布函数
2.3.2船-冰碰撞概率计算程序
2.3.3各参数对船-冰碰撞概率的影响
2.3.4结果分析及结论
2.4小结
第3章船-冰碰撞数值仿真技术研究
3.1引言
3.2基于MSC.Dytran的船-冰碰撞材料模型
3.2.1船体材料特性和失效准则
3.2.2冰体材料特性和失效准则
3.3船舶的有限元模型处理技术
3.3.1船舶概况
3.3.2结构简化
3.3.3网格划分
3.3.4接触定义
3.4冰的有限元模型处理技术
3.4.1冰材料参数
3.4.2冰体碰撞有限元仿真研究
3.5小结
第4章船-冰碰撞结构响应研究
4.1引言
4.2船-冰碰撞性能评判指标
4.3冰体形状对船-冰碰撞的影响
4.3.1冰体的形状
4.3.2碰撞方案
4.3.3船、冰质量控制与附连水质量
4.3.4碰撞损伤变形
4.3.5撞击船速度变化
4.3.6碰撞力
4.3.7能量吸收
4.4冰体质量对船-冰碰撞的影响
4.4.1碰撞方案
4.4.2有限元模型
4.4.3碰撞损伤变形
4.4.4撞击船的速度及位移
4.4.5碰撞力
4.4.6能量吸收
4.5船舶速度对船-冰碰撞的影响
4.5.1速度设置
4.5.2碰撞力
4.5.3动能变化
4.6撞击角度对船-冰碰撞的影响
4.6.1概述
4.6.2有限元模型及碰撞方案
4.6.3计算结果及分析
4.7小结
第5章船舶与冰排碰撞结构响应研究
5.1引言
5.2船舶与冰排碰撞方案设计
5.2.1冰排的形状
5.2.2碰撞模型
5.2.3船、冰质量控制与附连水质量
5.3冰排厚度对船-冰碰撞的影响
5.3.1碰撞损伤变形
5.3.2撞击船舶速度变化
5.3.3碰撞力
5.4冰排运动状态对船-冰碰撞的影响
5.4.1碰撞损伤变形
5.4.2撞击船舶速度变化
5.4.3碰撞力
5.5冰排物理性质对船-冰碰撞的影响
5.5.1碰撞损伤变形
5.5.2撞击船舶速度变化
5.5.3碰撞力
5.6小结
第6章船舶遭冰层挤压结构损伤研究
6.1弓I言
6.2挤压场景简化
6.3冰层温度场的计算研究
6.3.1数学理论研究
6.3.2有限元方法与运用
6.3.3有限元结果分析
6.4冰层温度应力场的计算研究
6.4.1数学理论研究
6.4.2有限元方法与运用
6.4.3有限元结果分析
6.5船体结构模型以及承载工况
6.5.1船舶有限元模型
6.5.2承载工况研究
6.6船舶结构损伤分析
6.7小结
第7章冰撞载荷作用下新型夹芯抗冲击结构设计研究
7.1引言
7.2夹层板简介
7.2.1金属夹层板
7.2.2复合夹层板
7.3新型抗冲击结构有限元模型
7.4碰撞方案
7.5计算结果及分析
7.5.1碰撞损伤变形
7.5.2碰撞力
7.5.3能量吸收
7.6小结
第8章舷侧板架与冰体碰撞数值仿真及模型试验研究
8.1引言
8.2数值仿真研究
8.2.1模型尺寸及计算方案
8.2.2有限元模型
8.2.3模型材料
8.2.4边界约束与接触定义
8.2.5数值仿真计算结果
8.3模型试验研究
8.3.1试验目的
8.3.2模型制作及试验方案
8.3.3测量系统
8.3.4试验过程
8.3.5试验结果及分析
8.4数值仿真及模型试验结果比较研究
8.4.1优选加速度比较
8.4.2应力值比较
8.4.3变形量比较
8.5小结
参考文献