冰区船舶冰载荷与船体结构优化的研究

国际上对海洋冰区的研究早已展开，冰区船舶的设计和建造技术也基本成熟，而目前我国对于冰区船舶的研究无论是从理论还是从工程上都尚处于起步阶段。不仅是极地冰区，非极地冰区的资源开发及航道利用同样对于中国这样的中高纬度国家有着重要意义。这一切都离不开本文研究的对象——冰区船舶。 文章以某南极磷虾捕捞加工船为研究对象，以《钢质海船入级规范》为基础，在先前船体结构加强的工作基础上，研究了海冰与船体结构的相互作用过程，建立了符合实际的冰载荷计算模型，并对船体结构进行校核和优化，使其在安全性的基础上更加经济。本研究可以分为两个部分，一是对冰载荷的研究，二是对冰区船体结构的有限元分析及优化。 在冰载荷的研究过程中，文章通过研究海冰对船体的作用原理，细化冰对船体的作用方式和作用力的分布，从船艏对冰排的弯曲破坏以及船艏以外区域对冰排的挤压破坏两个方面建立了三维理论模型，计算后与常规公式及规范计算方法进行了比较，为冰载荷优化计算开拓了研究思路。 在冰区船体结构有限元分析及优化过程中，文章首先针对研究对象的作业环境和作业方式，对船体结构所受复杂工况进行了研究，并对低温条件下不同冲击载荷作用的船舶结构力学特性进行了分析；同时运用大型有限元计算软件ANSYS，建立冰载荷作用区域的有限元模型，通过数值仿真分析，研究低温环境下船体结构的力学特性以及典型区域结构在冰载荷作用下的应力分布、应变分布，并对该南极磷虾捕捞加工船冰区加强结构进行了强度评估及结构优化。