三峡库区浮式靠泊系统关键技术研究及应用

　　本书选取三峡库区重庆段纳溪沟码头浮式靠泊系统的垫挡船为主要研究对象，参考现有资料，运用结构有限元分析软件MSC.Patran/Nastran对该船进行完整建模，结合实际调研资料，确定船舶的速度、角度及撞击力等物理参数，结合垫挡船在高桩码头的布置位置以及固定侧护舷布置位置，确定边界条件，根据《钢制内河船舶人级与建造规范》的相关要求，对船舶全部构件进行强度校核，为保证船舶在碰撞过程中吸收碰撞能量的能力及其完整性，提出可行性结构强度优化方法。船舶的碰撞过程是动态运动的，具有多种非线性运动的特性，本书通过ANSYS软件按照设计图纸对垫挡船建立模型，然后应用ANSYS/LS-DYNA对模型网格划分，研究其防撞能力，分析垫挡船钢结构抵御外力的极限能力。本书通过AQWA-LINE模块计算船舶在特定条件下的频域结果，分析不同浪向角对附加质量、阻尼系数、幅值响应算子、定常漂移力的影响，运用AQWA-DRIFT模块对2-7-2系泊方式和4-4-4系泊方式进行时域计算，得到各自系泊方式下，船舶在六自由度上的运动幅值、系缆绳拉力大小、护舷压力大小。本书适用于水利、交通工程、船舶与海洋工程领域的研究人员、工程技术人员及研究生参考使用。

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1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 船舶碰撞有限元分析研究现状
1.2.2 船舶结构优化方法
1.3 有限元软件
1.3.1 Patran软件介绍
1.3.2 ANSYS/LS-DYNA软件介绍
1.3.3 AQWA软件介绍
1.4 本书主要研究内容
2 基于Patran的垫挡船有限元优化方法及优化结果分析
2.1 垫挡船有限元模型
2.1.1 船体说明
2.1.2 船的结构模型
2.1.3 设计工况及载荷
2.1.4 计算结果及分析
2.1.5 不同工况计算结果汇总
2.2 各构件强度校核
2.2.1 结构单元许用应力
2.2.2 应力水平评估
2.3 结构优化及结果
2.3.1 半船长计算及其结果
2.3.2 重新布置护舷
2.3.3 艏部弱框架强化
2.3.4 设置舱壁垂直桁
2.3.5 舱壁板优化
2.3.6 舱壁普通垂直桁的加强
2.3.7 结构优化评估
3 基于LS-DYNA的垫挡船碰撞特性研究
3.1 船舶碰撞有限元理论
3.1.1 碰撞基本理论
3.1.2 LS-DYNA求解方法
3.1.3 沙漏控制
3.1.4 材料的应变率敏感性
3.2 全船模型的建立
3.2.1 船舶主尺度及参数
3.3 有限元模型的建立
3.3.1 材料的选择
3.3.2 网格的划分
3.3.3 生成PART
3.3.4 定义接触、约束与速度
3.3.5 总体的有限元模型图示
3.4 船舶碰撞的求解分析
3.4.1 一般求解流程
3.4.2 碰撞求解分析
4 基于LS-DYNA的垫挡船防撞能力研究
4.1 垫挡船不同分段的防撞能力研究
4.1.1 中体分段的防撞能力研究
4.1.2 水舱分段的防撞能力研究
4.1.3 艏部分段的防撞能力研究
4.2 碰撞过程与能量传递分析
4.3 结构优化对防撞能力的提升
5 基于AQWA的垫挡船系泊特性分析
5.1 码头系泊理论分析
5.1.1 表面波理论
5.1.2 环境载荷
5.1.3 系缆力计算方法
5.1.4 护舷力的计算
5.1.5 三维势流理论
5.1.6 小结
5.2 船舶频域分析计算
5.2.1 建立数值计算模型
5.2.2 船舶水动力性能影响与作业水深的关系
5.2.3 船舶水动力性能影响与浪向角的关系
5.3 时域下船舶水动力分析
5.3.1 波浪系数设置
5.3.2 码头系泊系统设计
5.3.3 2-7-2系泊方式分析
5.3.4 4-4-4系泊方式分析
6 总结
参考文献