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海洋科学与工程学院专家讲座:基于机械相互作用确定性模型的船体冰激载荷研究;船舶与冰碰撞的数值模拟(圣彼得堡北风局(俄罗斯北风局)及中国船舶科学研究中心船舶结构力学研究室北极造船咨询专家Якимов Владимир Владимирович)
发布时间:2019-09-24 15:14:28   点击率:125

报告题目:

讲座一:基于机械相互作用确定性模型的船体冰激载荷研究

讲座二:船舶与冰碰撞的数值模拟

报告人:Якимов Владимир Владимирович (VLADIMIR IAKIMOV)

时 间:

讲座一:2019年9月26日(星期四)下午14:00-15:30

讲座一:2019年9月26日(星期四)下午15:40-17:10

地 点:海洋科学与工程学院408会议室

报告人简介:

现为圣彼得堡北风局(俄罗斯北风局)及中国船舶科学研究中心船舶结构力学研究室北极造船咨询专家。曾历任圣彼得堡冰山中心设计局船体结构工程师;圣彼得堡国立海事技术大学船舶结构与技术运营系高级讲师;圣彼得堡国立海洋技术大学造船与海洋工程科学学院副院长等。

报告内容:

讲座一:   

目前规范性文件中关于确定船体冰激载荷的有效要求不能完全扩展到所有的冰上船舶。特别是,它们的应用似乎局限于现代和未来的大吨位货船,这些货船具有创新的建筑和结构安排,用于海上运输石油和天然气,以及新一代的核动力破冰船。这些船舶具有相当大的主要尺寸,在船头和船尾都有非常规(即不受管制)的船体形状,其特点是发电厂(主要是破冰船)产量高。此外,相当大一部分的货船目前被根据DAS概念建造的双作用船舶所占据,该概念规定了在轻冰和开阔水域中的前进运动以及在重冰中的后退运动,作为船舶正常运行模式。因此,将现有的管理要求外推到正在考虑中的船舶的突出特点领域的可能性,需要额外的特别证明,因为在设计、建造和操作方面缺乏经验或经验极为有限。

就这一点而言,直接计算法是最普遍的,在某些情况下,是确定船体冰激载荷的唯一可接受的方法,尽管其实际实施过程相对费力。直接计算方法是基于船体和冰盖之间的力学相互作用的物理模型,并直接考虑具体相互作用过程的细节。它们的应用可以根据船舶装载的实际情况、船舶在冰中的运动轨迹、方向和速度,找到沿船舶长度和深度的任何船体段的载荷大小(在设计船体段的相应几何结构中考虑)。冰盖的形态类型及其实际的几何、质量、物理力学特性等外部因素。在这一点上,给定的船舶可以有任何主要尺寸和任何船体形式。目前,在使用速度和存储量相当大的软件工具时,理论开发方法的实际实现通常不会造成任何技术困难。应当指出的是,当今世界范围内改进监管文件要求的趋势表明,在解决与评估和预测外部环境有关的问题时,直接计算方法的重要性和优先性有所提高。

讲座二:

采用的直接计算方法研究了平动船舶和静止冰盖两个碰撞体之间的力学相互作用。它基于经典碰撞理论(假设瞬时碰撞)的基本假设、线动量和角动量的基本守恒定律、最小作用原理和物理系统运动微分方程。通过求解船体在撞击点法向运动的一般微分方程,确定了船体与冰盖相互作用时的冰荷载。

为了确定接触压力,在传统定义和修正定义中采用了固体撞击冰的流体力学模型。该模型是在解决固体在冰中侵彻时,由接触区挤出具有精细分散结构和粘塑性的相对薄的夹层问题的基础上建立的。为了描述介质运动,应用一组hencky非线性粘塑性体微分方程,将其线性化为一组简化的reynolds微分方程,定义了粘性液体薄层(忽略层间塑性)的准静态膨胀。穿透固体表面和未破坏冰体表面。

采用直接计算法确定船体冰激载荷的结果,可用于解决许多具有实际意义的问题,包括:

考虑到船舶在冰中航行的特定水域内的实际环境条件,对船体(作为船舶冰级的一个组成部分)的冰加固设计类别进行计算证明;

考虑到所考虑船舶的具体特性,对作用在船体上的设计冰荷载参数进行计算证实;

根据船体结构的给定强度水平,由结构构件的实际尺寸(当船体结构已经设计时)或由指定的船舶冰级(当船体结构尚未设计时)。

应该得出的结论是,直接计算方法的应用,加上概率模拟概念的引入,对船体冰激载荷进行评估和预测,最终将有助于大大降低船舶在冰中作业时的损伤水平,提高海上运输的安全水平。