内河双壳油船舷侧结构耐撞性分析
内河船舶撞击作用设计值
内河船舶撞击作用设计值
以内河船舶撞击作用设计值为题，进行创作。
在内河水域中，船舶撞击作用设计值是指船舶在与其他船只或固定设施发生碰撞时所能承受的最大力量。
这个数值的确定对于船舶的设计和安全至关重要。
内河船舶的撞击作用设计值需要考虑多种因素。
首先是船舶的结构强度，包括船体和船舱的承载能力。
船体的设计应该能够承受碰撞时的冲击力，并且避免船体破裂或结构崩塌。
船舱的设计应该能够保证人员和货物的安全，防止其受到撞击的影响。
其次是船舶的稳定性，包括船舶的浮力和抗倾覆能力。
船舶在撞击时需要保持平衡，避免倾覆或沉没。
最后是船舶的导航设备和操作系统，包括舵机和推进器的灵活性和响应速度。
良好的导航设备和操作系统可以帮助船舶及时避开碰撞，减少撞击作用的发生。
为了确定内河船舶的撞击作用设计值，需要进行一系列的试验和计算。
试验可以通过模拟船舶与其他船只或固定设施的碰撞过程，测量撞击力量和船舶的反应。
计算可以通过数值模拟和力学分析，考虑各种因素，如船体结构、船舶稳定性和导航设备等，来确定设计值。
在实际应用中，内河船舶的撞击作用设计值需要根据具体的航行环境和船舶类型进行调整。
不同的内河水域可能存在不同的碰撞风险，
例如狭窄的航道、密集的船舶交通和潜在的障碍物等。
不同类型的船舶，如货船、客船和油轮等，其结构和功能也不同，因此其撞击作用设计值也会有所差异。
内河船舶的撞击作用设计值是确保船舶安全的重要指标，需要综合考虑船舶的结构强度、稳定性和导航设备等因素。
通过试验和计算，确定合理的设计值，可以有效提高船舶的安全性和可靠性，保障人员和货物的安全。
新型舷侧防护结构耐撞性能研究
［ ５ ］孙清 磊 ， 刘
１ ０ １ ．
令， 吴
梵． 撞 头形状 对环 肋 圆柱壳 水
下碰 撞 特 性 的 影 响 ［ Ｊ ］ ． 船海工程 ， ２ ０ １ ２（ ４ ） ： ９ ８ －
［ ４ ］ＷＡ Ｎ Ｇ Ｚ Ｌ ， Ｇ Ｕ Ｙ Ｎ ， Ｈ Ｕ Ｚ Ｑ ． Ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｌ ａ ｇ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ
４ ００ ０
统舷侧结构增加了， 但是新型舷侧结构 的抗撞 能 力 得到 显著 提高 。其 中尤 以半 圆管形 舷侧 结构 吸
能 量增加 最 多 。
参 考 文 献
０ １ ０ ２ ０ ３ ０ ４ ０ ５ ０ ６ ０ ７
．
６ ００ ０
０ ２
０ ３
０ ４
０ ５
０ ６
０ ７
时 间／ ｓ
图１ １ 半圆管形舷侧 内板加速度
表 ３ 舷 侧 内板 加 速 度 峰 值 ｍ・ Ｓ
表 ２ 各 种舷 侧 纵 桁 的 吸能 密 度
集 中在碰撞 接触 区域 。损伤 变形 主要表 现为 塑性 变形 ， 弹性 变形几 乎 可以忽 略 。 ２ ） 碰撞 过程 中 ， 船体 结 构 的局 部 惯性 可 以忽
５ ） 和传 统 的双 层 舷侧 结 构 相 比 ， 通过 改 变 双 层舷侧 的纵 桁结 构 形 式 而建 立 的 ３ 种新型结构 ，
舷侧 内板 的变形 能 和 变形 量 减 少 ， 更 多 的能 量 被
侧纵桁和强肋骨所产生 的塑性应变 ， 在保护舷侧 内板 的 同时 ， 也改善 了船 舶 的冲击环 境 。
ｓ ｈ ｉ ｐ ｉ ｎ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ［ Ｊ ］ ． Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ｉ ｐ Ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ ， ２ ０ ０ １ ，
柔性、刚性球艏对双壳舷侧结构耐撞性能影响的研究
本 文采 用 非 线性 有 限元 仿 真 技 术 ， 究 了刚 研 性 和柔 性 两 种材 料 属 性 的球 艏 结 构 对 双 层 舷 侧
碰撞 性 能 的 影 响 。与 以 往 柔 性 球 艏 定 义 不 同
（ 以往所 定义 的柔 性 球 艏 基 本 上 都 是 绝 对 柔 性 ， 只考 虑 球 艏 的 塑 性 变 形 能 ， 撞 船 舷 侧 结 构 塑 被
第 ３卷 第 ５期
２０ ０ ８年１ ０月
中 国
舰
船
研
究
Ｖ０ ． ． １ ３ ＮＯ ５ ０ｃ ．２ ８ ｔ ００
Ｃｈ ｎ ｓ ｏ ｒ ａ ｆＳｈｐ Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｅ ｅＪ ｕ ｎ ｌｏ ｉ ｓ ａ ｃ
柔性 、 刚性球艏对双壳舷侧结构 耐 撞性 能影 响 的研 究
Ｓ ｈ ｏ ｆＮａ ａ ｃ ｉｅ ｔ ｅ ａ ｄ Ｏｃ ａ ｇｎ ｅ ｉ ｇ． Ｈｕ ｚ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｏ ｃ ． ＆ Ｔｅ ｈ．． ｃ ｏ ｌｏ ｖ ｌＡｒ ｈ ｔｃｕｒ ｎ ｅ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ａ ｈ ｎ ｉ ． ｆＳ ｉ ｃ Ｗ ｕ ａ ３ ０ ４ ，Ｃｈｉａ ｈ ｎ４ ０ ７ ｎ Ａｂｓｒ ｃ ：Ｔｈ ｙ ａ ｉ ｅ ｐｏ ｓ ｆｄ ｕｂｅ ｈ ｌｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｌ ｅ ｙ ｂ ｆｅ ｎ ｉ ｉ ｏ ｓｃ ｒ ｔａ ｔ ｅ ｄ ｎ ｍ ｃｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｏ ｌ ｕｌ ｔｕ ｔｒ ｓｃ ｌ ｄ ｄ ｂ ｕ ｒａ ｄ ｒｇ ｄ ｂ ｗｓｗａ ａ — ｉ ｒｅ ｕｔｂ ｉ ｄ ｏ ｙ ＬＳ ＤＹＮＡ． Ａ ｕ ｌｓ ｉ ｓｍ ｏ ｌｄ ｉ ｈ ｉ ｔ ｌｍｅ ｔａ ａｙ ｉ． Ｔｈ ｎ ｕ ｎ ｅｏ ｄ — ｆ ｌ ｈ ｐ ｗａ ｄｅｅ ｎ ｔ ｅ ｆ ｅ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌ ｓｓ ｎｉ ｅ ｉｆ ｅ ｃ ｆａ ｄ ｌ
双壳结构形式对舷侧结构耐撞性能的影响
Ｒ ｓａｃ ｓｔｔ， ｈ ｎ ４ ０ ２ ， ｈｎ ） ｅｅｒｈＩ ｔｕቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Ｗｕ ａ ３ ０ ２ Ｃ ｉａ ｎｉ
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ ： Ｈ ｅ ｖ ｉ ａ ａ ｅ ｏ ｈ ｐ ａ ｏ ｌ ｏ ｓｗａ ａ ｅ ｙ ｓ ｉ ｓ ｉ ｏｌｓｏ ． ａ ｙ ｓｄｅ ｄ ｍ ｇ ｆｓ ｉ ｎｄ ｐｅ ｐ ｅ ｌｓ ｓ ｃ ｕｓ ｄ ｂ ｈ ｐ－ｈ ｐ ｃ ｌ ｉｎｓ Ｄｕｅ ｔ ｈ ｉ ｏ ｔ ｅ
船 还 可 能 会 造 成 原 油 或 化 学 品 的泄 漏 ， 重 污 染 稀 缺 的水 资 源 ， 胁 河 流 周 围 居 民 的 正 常 生 活 。本 文 从 提 高 内 河 双 严 威
壳 油 船 、 学 品船 耐 撞 性 能 的 角 度 讨 论 了双 壳 结 构 形 式 对 舷 侧 结 构 耐 撞 性 能 的影 响 。采 用 非 线 性 有 限 元 软 件 Ｌ — 化 ｓ Ｄ Ｎ 在 满 足 双 壳 舷 侧 结 构 体 积 不 变 （ 量 不 变 ） 情况 下 ， 析 并 讨 论 了 内 外 壳 板 厚 度 、 构 布 置 形 式 （ 骨 大 小 、 Ｙ Ａ， 重 的 分 结 纵
（ ． 中科技 大 学 船舶 与 海洋 工程 学院 ， １华 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ； ３ ０ ４
２ 中国船 级社 武 汉规 范研 究所 ， 北 武汉 ４ ０ ２ ） ． 湖 ３ ０ ２
摘 要 ： 船舶碰撞不 仅会 引起 船体结构的损坏 ， 而且会造成人员 和财产 的重大损失 。对 于内河油船或化学 品
ａ ｃｄ ｎ ｓｏ ｎ ａ ｄ ｔｎ ｅ ｓｃ ｌ ｓｏ ｏｌｗａ ｐ ｉ ｉ ｔ ｈ ｉｅ ． ｅ ｓ ａ ｃ ｔ ｒｒ ｓ ｕ ｃ ｓｗｅ ｅ ｐ ｌｕ ｅ ｎ ｃ ｉ ｅ ｔ ｆｉ ｌｎ ａ ｋ ｒ ｏｌ ｉｎ， ｉ ｓｓ ｌｔ ｎｏ ｔ ｅ ｒｖ ｒ Ｔｈ ｃ ｒ ｅｗａｅ ｅ ｏ ｒ ｅ ｒ ｏｌ ｔｄ ａ ｄ ｉ
超大型油船双壳舷侧结构的碰撞性能研究
各 种形 式 的破坏 或失效 。因此 ，船体 结构 碰撞 强度 的分析 研究是 比较复 杂 的 。 文采 用 先进 的显 式非 本 线性有 限元数 值仿 真技术作 为碰撞 分析 手段 ， 其基 本理论 和关键技 术 简述如下 。
１ ．碰 擅 运 动 方 程
在 总体 坐标系 中 ，碰撞运 动方程 可表示 为 ：
血 ． ＝ （ ＋ 血 ） ２ 血 ／
显式 积分 不需要进 行矩 阵分解 或求逆 ，无须求解联 立方 程组 ， 不存在 收敛性 问题 ． 也 计算 速度快 ，
其稳定性 准则 能 自动控 制计算 时 间步长 的大 小 ， 证 时 间积分 的精度 。应用 显 式 中心差 分法求 解 碰撞 保
如果 采用集 中质量 ，即质量矩 阵 变 成对 角矩 阵 ， 么各 个 自由度 的方 程将 是相互 独立 的 ，即 那
Ｍ ． ＝ Ｆ７ Ⅱ （ 一 １ ，２ ，… ） ， （ ） ３
２ ．显 式 求 解 方 法
首先 由方程 （ ） 接求 出 ： ３直
ｎ 一 即 ｆ Ｍ （ ｏ
然 后对时 间积 分获得 速度
中心差分 的显式 格式 为 ：
再积 分一次 获得 位移 ｄ。这里采 用 中心 差分 的显式 格式来进 行时 间积 分。
ｌ ＋． Ｌ ￡一
Ｉ ＋ Ⅱ （ 一 ／ －血 ｍ ） ２ ／ ２ Ｉ ２＿ ／
（） ５
ｌ Ｉ ｌ
ｄ
＝ ｄ 一 … 血 ， ２ ｚ
关
毽
词 ： 舶碰撞 ； 船 结构损 伤： 能量吸收； 超＾型油船
中 围分 类号 ： ６．２ Ｕ６１４
文献标 识码 ： Ａ
口
超大 型油轮 （ ｅｙｌｒｅｃｕ ｅｏｌ ａｒ ｒ Ｌ Ｃ） Ｖ ｒ ｇ ｒ ｄ ｉｃ ｒｉ ．Ｖ Ｃ 的碰撞安 全性 问题 在 国际上 受到普遍 重视 ， 了 ａ ｅ 为 满 足新 的海 事法 规的要 求 ， 出 了基 于 双壳 （ｏ ｂｅｈ ｌ 、中甲板 （ ｄｄ ｃ ） 概念 的各种 新型 油船 提 ｄ ｕ ｌ ｕ１ ） Ｍｉ— ｅｋ 等 结 构 ，但到 目前 为止 ，只有 双壳设 计 在新 造大 型油 轮 中获得 了应用 。从 防止 油 轮泄 漏 、保 护海洋 环境 污 染 的角度来 看 ， 讨油 船双壳舷侧 结构 的耐 撞性 能是 十分 必要的 。 研 油船 的抗 撞能 力应该 取决 于 两个方 面 ：一是油 船双 壳舷 侧结构 本 身的碰 撞性 能 ；二是撞 击 船首结 构的相对 刚度 。 理论上 讲 ， “ ”的撞击 船 首有利 于被撞油 轮 的结 构防护 ， “ 鼻 ”结构 的设 计安 较 软 但 软 装是 一个 牵涉 面很广 的问题 ，尚难实 际应 用 。就 目前而 言 ．改进被 撞 油船 双壳 舷侧结 构 本 身的 能量 吸
成品油船的船体结构与装载能力
成品油船的船体结构与装载能力成品油船是一种用于运输石油、汽油、柴油等成品油类物资的水上运输工具。
其船体结构和装载能力的设计至关重要，决定了船舶的安全性、稳定性和运载能力。
在本文中，我们将探讨成品油船的船体结构和装载能力，并强调其在运输过程中的关键性能指标。
首先，让我们来了解成品油船的船体结构。
一般来说，成品油船通常采用双体结构，即船壳内外分别构成两个独立的船体，中间通过隔舱连接。
这种双体结构可以增加船舶的稳定性，提高抗波浪和抗撞击的能力，从而保证成品油的安全运输。
船体结构中的隔舱系统是成品油船重要的组成部分，可以防止油品泄漏和扩散，减少火灾和爆炸的风险。
此外，船壳的加固和防腐是确保成品油船船体结构完整和耐久的关键环节。
关于成品油船的装载能力，主要取决于船舱容积和货物的浓度。
船舱容积决定了一次航行中能够装载的成品油货物量。
成品油船的船舱通常由多个储油舱组成，每个储油舱都有特定的容积和装载要求。
船舱之间的油泵系统可以实现油品的转运和装卸。
此外，除了船舱容积外，成品油船还需考虑运载的成品油的密度和温度、海洋环境的波浪和气温等因素。
这些因素都会对船舶的稳定性、载重量和航行速度产生影响，需要在设计和操作中予以充分考虑。
在成品油船的运输过程中，准确的计量是至关重要的。
成品油船通常配有计量设备和系统，用于检测和记录油品的装载量和转运过程中的损耗。
计量系统应具有高精度和稳定性，以保证装载量的准确性。
此外，成品油船还需配备油水分离装置和防油污染设备，以确保在运输过程中不会产生环境破坏和污染。
此外，在成品油船的装载能力中还需考虑船舶的稳定性和安全性。
成品油属于易燃易爆的物资，因此在装载过程中要遵循严格的安全操作规程。
船舶的稳定性是指船只在受到外力或载重变化时保持平衡的能力。
为了确保船只的稳定性，船舶设计师会考虑船体的结构和重心分布，以及配重和稳定装置的设置。
这些措施能够使成品油船在各种海况下都能保持平稳的航行状态。
内河船舶抗碰撞能力评估指南
2.2.1 双壳油船、化学品船抗碰撞能力评估标准
2.2.1.1 船舶的抗碰撞能力 E0s 由下式给出的数值确定：
E 0S
=
k ⋅ (L/100)2 1 + 0.8 ⋅ (Δ0 /ΔΔ
MJ
式中： L ——被撞船船长， m ； Δ0 ——撞击船的排水量，取 3000t； Δ ——被撞船的排水量，t； k ——耐撞性系数， MJ/m2 ，1 型船取 6.5，其它船舶取 5.0。
2
液货区，垂向自舭列板至舷侧顶列板；对于采用高强度船体结构钢的船舶应将高 强度钢换算成一般强度船体结构钢，然后在此基础上加厚。
1.3.1.4 若舷侧结构满足下列要求，则 1 型船构成液货舱周界的内舷板距离 船体外板可由 1.2m 减低至不小于 1.0m，其它船舶可由 1.0m 减低至不小于 0.76m：
中国船级社
内河船舶抗碰撞能力评估指南
中国船级社 二○一二年七月
目录
第 1 章 通则…………………………………………………………1 第 1 节 一般规定…………………………………………………1 第 2 节 定义………………………………………………………1 第 3 节 抗碰撞设计要求…………………………………………2
第 3 节 抗碰撞设计要求
1.3.1 一般要求 1.3.1.1 应采取可靠的安全措施保护船舶所装货物，即碰撞时允许双壳液货 船的内舷板发生塑性变形，但不允许出现断裂破坏。 1.3.1.2 构成液货舱周界的内舷板距离船体外板的距离一般不小于： (1) 1 型船：1.2m； (2) 其它船舶：1.0m。 1.3.1.3 船舶舷侧内外舷板厚不小于《钢质内河船舶建造规范》和《内河散 装运输化学品船舶构造与设备规范》中所规定厚度的 1.15 倍，加强范围为纵向
双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较
图 ４给 出 了外 壳加 筋板 结构模 型 的撞击 力一撞 深 曲线 （ ＿ ０ Ｐ一ｗ 曲线 ） 能量 吸收一 撞深 曲线 （ — ｗ 和 Ｅ ０ 曲线 ） ，后 者是通 过对 撞击 力一撞 深 曲线进 行积 分得 到 的。图 ５所 示为外 壳加筋 板 断裂破 坏 的照片 。从
图 ５可以看出，在球形撞头撞击作用下外壳加筋板的碰撞损伤首先出现在中间两根加强筋区域，有较
摘
要
依据船舶加筋板结构缩尺模型的耐撞性试验数据，结合理论计算方法，详细讨论双壳船舷侧内壳和外壳
结构 的碰撞损伤特性 ，对其进行分析和 比较 。研 究表 明：双 壳船舷侧 内壳和 外壳结构在耐碰撞 能力方面 的差 异虽不是很大 ，但在渐进破坏过程及破坏模 式方 面却存在 明显的区别 。这些结论对于提升双壳船舷侧结构 的
方 法计 算得 到 的结果 与试 验 结果 吻合较 好 。
１ 双 壳船舷侧 加筋板 结构模 型 的耐撞性试验
外壳和 内壳 结构缩尺 模型 的示意 图分别如 图 １ 图 ２所示 。 和 试验模 型 的长 宽尺 为 １ ０ ｍｍ￣ ０ ｍ ０ ０ １ ０ ｍ， ２
收稿 日期 ：２ １—２１ ；修 改稿 收稿 日期 ：２ １．５２ ０２０—７ ０２０ ．５
Hale Waihona Puke 双壳船舷侧内、外壳板结构缩尺模型试验装置如图 ３所示。通过模型试验给出撞击力一撞深 曲线
（＿ ０ Ｐ一ｗ 曲线 ） 。
［ 二
工
图 ２ 内壳板结构缩尺模型示意 图
图 １ 外壳板结构缩尺模型示意图
图 ３ 内、外壳结构缩尺 模型静压试验装置
１１ 外 壳加 筋板 模型 的耐 撞性试 验 结果 ．
礁 ， 致 １ ８亿加 仑原 油 泄漏 。 导 ． ０ 为此 美 国于 １ ９ 制定 了原油污 染法 案 （ Ａ ９ ０ 。 ９ ０年 ＯＰ １ ９ ） 该法 案规 定 ２ １ ０５ 年后 航行 于 美 国海域 的油船 必须 采用 双 壳 结构 ， 以预 防可 能发 生 的碰撞 、触 礁 等事 故 。双层 舷侧 结构 的碰撞 损伤 特性 是 目前船 舶碰 撞研 究领域 的重 要 内容 。 Ｊ
潜艇双层舷侧结构水下接触爆炸特性数值分析
外壳
０ ． ０２
ＯＯ ３
０． ０ ４
０Ｏ ５
ｔ ｌ ｓ
应变 时历 曲线
ｕ
Ｕ． Ｕ Ｊ
０Ｕ ｚ
ｓ
Ｕ０ ３
Ｕ ． Ｕ４
Ｕ０ ５
图１ ０ 结 构 吸能 曲线
而 内能又 主要 表现 为两种 形式 ： 一是 结 构变形
弹性势 能 ，二是 结构 塑性 应变 所吸 收 的能量 。从 能 量 特性 上看 ，能量 吸收 的峰值 反 映出其 对能 量分 流 的敏感 程度 ，内能最 终值 变化 反 映出结 构塑 性破 坏
０ ０． ０１ ０． ０ ２
ｓ
图 ８
０ ． Ｏ ３
００ ４
０ ． ０ ５
趋稳
图 ７ 挠度 曲线
３ ． ２ 接触爆 炸吸能分析
各 部 件 的 吸 能 特性 及 比例 反 映 了舷 侧 抗 爆 性 能 的强 弱 。水 下 接触爆 炸 时 ， 由于各部 分结 构形 式 、 位 置 以及板 厚等 不 同会 导 致对 能量 反应 的差异 ，现
到 的 中点 变形 即近 似为 内壳板 格 的 中点 挠度 曲线 。 由挠 度 曲线可 知 ，内壳 中点挠 度在 回弹后偏 离
０ 坐标 ，产生一定 的塑性变形 。应力 曲线和应变 曲
线 反映材 料特 性变 化过 程 ，图 ８为离破 口附近 内外
壳对 应位 置上 的塑 性应 变 ， 图 ９为 相应 的应力 结 果 。
５Ｏ
按照外壳 、内壳及支承连接结构分类 ，探讨不 同结
昕 ∽
构 所 吸收能 量 的特点及 比例 。 结 构 的 总 内能包 括 未 完 全 破 坏 构 件 的能 量 以 及 已完 全破 坏构 件 的能量 ，因此在 计算 时应将 两 者
船舶舷侧结构的抗爆性能研究及优化设计
船舶舷侧结构的抗爆性能研究及优化设计Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University forthe Degree of MasterResearch and Optimization of Side Structure with Mechanical Properties of Blast-resistance万方数据万方数据万方数据船舶舷侧结构的抗爆性能研究及优化设计摘要随着国防科技的快速发展，各种水面作战武器的打击力度及打击精度都大幅提高，打击手段也不断丰富，在一线服役的舰船遭受武器攻击和破坏的风险随之不断升高。
为了能够对水下兵器的攻击做出有效的防护，保证水面舰船在受到攻击后仍然保有生命力，各个国家都在积极地开展水下爆炸载荷作用机理、结构在水下爆炸作用下的响应机理以及结构抗冲击性能理论、优化设计等领域的理论及实验研究，并不断探索和提出新型的抗冲击舷侧结构。
舰船舷侧结构在遭受水下爆炸载荷作用时，会在很短的时间内发生非常复杂的非线性动态响应，是一个强非线性问题。
想要通过数学模型来得到此类复杂问题的解析解是非常困难的，同时，试验研究也受限于其试验本身的不确定性和资金问题，无法大规模应用。
在这样的背景之下，本文采用数值仿真试验的方法，既解决了数学模型求解难的问题，也不存在过多资金成本的问题，从爆炸载荷特性、不同形式的舷侧结构对载荷的响应以及舷侧结构的优化设计几个方面入手对水下爆炸载荷下的船舶结构响应以及优化设计进行了研究，并讨论了不同形式结构抗爆性能的差异。
本文首先在研究了炸药爆轰理论的基础上，采用库尔半理论半经验公式，模拟了冲击波载荷在舰船舷侧结构上的作用，为计算结构的响应提供了理论基础。
在此基础上，本文通过显示非线性有限元求解技术，对结构简化模型的动态响应过程进行了仿真模拟，计算结果给出了结构在冲击波载荷下的加速度、速度、位移等结构响应以及各部分构件的吸能、比吸能水I平等结构性能。
对船舶抗碰撞性能分析中的两个因素的评述
对船舶抗碰撞性能分析中的两个因素的评述胡锦文，董斌，滕洪园，尤小健（中船重工第七一九研究所，武汉 430072）摘要：从以往的对船舶的抗碰撞分析研究中，发现有两个因素在很多分析中被忽略，一个是船舶碰撞中最易破坏位置的选择，另一个是在某些船舶舷侧舱水存在时忽略了其对船舶抗碰撞性能的影响。
通过对典型结构进行仿真分析，指出船舶最佳碰撞位置的选择并非一定位于通常所认为的强框架中心点处，而是取决于板与加强筋的相对刚度，以及撞击船撞头的形状，以及通过某FPSO双舷侧结构为例分析了在舷侧舱水存在的情况下，由于撞击的短时和水的惯性迟滞效应，使得提高了船舶的抗碰撞性能。
对这两个因素的分析有助于今后更加完善的对船舶抗碰撞性能进行评估。
关键词：船舶碰撞；撞击点；破坏；迟滞效应中图分类号：U661.43 文献标识码：AA Review of Two Factors in Ship’sAnti-collision PerformanceHu Jinwen, Dong Bin, Teng Hongyuan, You Xiaojian(The seventh nineteen CSIS Institute, Wuhan 430072, China)Abstract: In the previous study of the ship's anti-collision analysis, two factors were found to have been neglected in many studies, one is the choice of the most vulnerable position in the collision of the ship, and the other is the neglect of its impact on the ship's anti-collision performance when the ship's side water is present. In this paper it is pointed out that the choice of the best collision position of the ship is not always at the center of the strong frame, but rather depends on the relative stiffness of the plate and the stiffener, as well as the shape of the hitting ship’s bulbous bow. In addition, by taking the FPSO double-side structure as an example, it is concluded that the anti-collision performance of the ship is improved due to the short-time impact and the inertia hysteresis effect of the water in the presence of the side cabin water. The existence of these two factors provides a basis for the future evaluation of the ship's anti-collision performance.Key words: collision point, cabin water, damage, hysteresis effect, FPSO0 引 言船舶的抗碰撞能力是衡量其对抗外部事件时安全性能的一个重要指标，在大多数情况下，发生碰撞的船体在很短时间内受到巨大冲击载荷作用，而由于船舶舷侧结构的复杂性，其动力学响应也是一个复杂过程。
内河双壳油船舷侧结构耐撞性分析
图 ２ 简 化 分 析 的计 算 模 型
收塑性 变形 能 的能力与撞 击 点的具 体位置 有关 ，
故应取 内的撞击位 置 ， 它视 为最为危 险 的碰撞 情况 ， 将
亦 即应 取舷侧 结 构最薄 弱 的部 位作 为危 险状态 的
一
中得到广泛 应用 。 Ｍｃ ｅｍｏｔＪ 较 早 进 行 了船 舶 碰撞 简 化 分 Ｄ ｒ ｔ１ ［等 析方法 的研究 ，他们将 纵骨 架式船 的舷侧构 架视
为一 系列 独立 的多跨梁结构 ，详细 讨论 了楔 形船
收稿 日期 ：２０．０Ｏ ：修 改稿收 稿 日期 ：２０ －００ ０ ０Ｏ一０ ０ ０ ．０ ０
０ 前
言
首 （ 倾斜船 首 ）撞 击下舷 侧结构 的碰撞损 伤 。从 上世 纪九 十年代起 ，船舶 碰撞简 化分析方 法 的研 究取 得 了较快 的发展 。Ｏ ｔ ｂ ［等提 出 了球 鼻艏 ｈｓ ｏ １ ｕ ２ 撞击 双层 舷侧 结构 的简化 分析方法 ，Ｓ ｚｋ 等 ｕｕ ｉ 给 出 了倾斜 船首撞 击下双 层舷侧 结构 的简 化分 析 方法 。在 Ｏ ｔ ｂ 【的研 究中 ，将球 鼻艏简化 成 ｈｓ ｏ ２ ｕ Ｊ 截 头四棱锥 体 ，分析 中未 涉及到 球鼻艏形 状对舷 侧 结构 耐撞性 的影 响 。最近 ，刘敬 喜【等 对球 鼻 ４ 艏撞 击下 单壳船 舷侧结构 的碰撞 分析作 了进一 步 的探 讨 ，提 出 了一种 新的简化 分析方法 。 本文在文 献［］ ４ 的基 础上 ，以某 ４ ０ ２和【］ ０ ０吨
给出了双壳舷侧结构的撞 击力一撞深 曲线和吸收能量 一撞深曲线，并与有 限元仿真分析结果进行 了比较。 简化分析方法得到的结果 与有限元分析基本上是 一致的，这表 明该方法能对 内河双壳油船结构 的耐撞性 能 做 出合理预报，可用于这 类油船耐撞性 能的评估
双壳结构形式对舷侧结构耐撞性能的影响
双壳结构形式对舷侧结构耐撞性能的影响舷侧结构是船舶表面最容易受到姿态变化、海浪、碰撞等外界因素影响的结构部分之一。
为了保证船舶在航行中高效稳定，及时应对各种不可预测的情况，舷侧结构的耐撞性能是至关重要的。
本文将从双壳结构的角度探讨舷侧结构的耐撞性能。
双壳结构是船舶结构的一种常见形式，其主要由内壳和外壳两个结构层组成。
内壳和外壳之间的空隙被称为双壳空间，可以用来存储货物和油料，同时对于船的防沉浮和吸音降噪也有一定作用。
对于舷侧结构的耐撞性能，双壳空间对其具有显著的影响。
首先，双壳结构可以提高舷侧结构的刚度和稳定性。
内壳和外壳层之间的双壳空间可以增加船舶的外形尺寸，增加了船舶的承载能力，加强船舶的刚性，降低了船舶发生撞击后的变形和破损程度。
双壳空间中的货物和油料可以发挥缓冲作用，阻止更严重的撞击损伤，从而保持船体的完整性和安全性。
其次，双壳结构可以降低船舶受撞力的作用程度。
当船舶受到撞击时，撞击力会经过外壳的吸收后，部分力量会传递到内壳上。
由于内壳在继续吸收撞击力时会通过内壳板进行改变方向，从而使外部力量致使损坏降低。
这种变向能够流动于壳体表面的各部分，分散撞击力从而使船体损伤范围更加局限。
最后，双壳结构可以延长船舶使用寿命。
船舶由于受到海洋环境和恶劣气候的影响可能会出现腐蚀、疲劳损伤等问题，但是双壳结构的存在可以对内壳和外壳进行独立维护。
尽管外壳发生损坏，但内壳仍可以保持完整，这种贡献减低了因为维护问题造成的停船时间，从而降低了维护成本。
总之，双壳结构对于提高舷侧结构的耐撞性能有着显著的作用。
通过增加船舶的外形尺寸，加强船舶刚度和稳定性，降低船舶受撞力的作用程度，双壳结构能够在一定程度上确保船舶在航行中稳定、安全，延长船舶使用寿命。
为了更加具体地说明双壳结构对舷侧结构耐撞性能的影响，我们来看一组相关数据，并进行分析。
下面是一个以舰船碰撞为例的数据：发生碰撞时舰船速度为20节（37km/h），外壳壁厚度为32mm，内壳壁厚度为20mm，船宽为25m，双壳空间宽度为4m。
双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较
双壳船内壳和外壳结构耐撞性能的分析和比较双壳船是一种具有双层结构的船舶，通常由内壳和外壳两部分组成。
内壳通常用来贮存货物或油品，外壳则用来防止海水进入船舶内部，同时提供额外的结构支撑。
在设计双壳船时，耐撞性能是一个重要的考量因素，因为它直接影响到船舶的安全性和可靠性。
首先，内壳的耐撞性能。
内壳通常由钢板或铝合金等材料制成，具有较高的强度和耐压性能。
在遭受外部碰撞或冲击时，内壳能够有效地保护货物或油品不受损坏，减少货物的损失。
此外，内壳通常通过加固结构来提高其耐撞性能，如设置支撑梁和加厚部分区域。
因此，内壳具有较好的耐磨损性和耐撞性能。
其次，外壳的耐撞性能。
外壳通常位于船舶的外部，直接面对海水等外部环境的侵蚀和冲击。
外壳一般由钢板或玻璃钢等材料制成，具有较好的抗腐蚀性和耐磨损性。
在面对海浪、碰撞或意外事故时，外壳能够有效地防止海水进入船舶内部，保持船舶的浮力和稳定性。
此外，外壳通常通过增加材料厚度和设置防撞装置来提高其耐撞性能，如设置缓冲橡胶垫和安全撞击舷窗。
因此，外壳具有较好的防护性和耐磨性。
综合比较内壳和外壳的耐撞性能，可以得出以下结论：1.内壳具有较好的耐撞性能和耐磨损性，在遭受外部碰撞或冲击时能够有效地保护货物或油品不受损坏。
2.外壳具有较好的防护性和耐磨性，在面对海水的侵蚀和外部冲击时能够有效地保持船舶的完整性和稳定性。
3.内壳和外壳的耐撞性能可以相互补充，共同保证船舶的安全性和可靠性。
在实际应用中，设计师和船舶建造者需要综合考虑内壳和外壳的耐撞性能，根据船舶的类型、用途和航行环境等因素来选择合适的材料和结构设计。
通过科学的设计和严格的检测，可以保证双壳船具有较好的耐撞性能，提高船舶的安全性和可靠性。
液货晃荡对双壳油船碰撞性能的影响研究
ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｉ ｓ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ｍａ ｉ ｎ ｌ ｙ ｒ ｅ ｌ ｆ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｃ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ｉ ｐ ｈ ａ ｄ ｂ ｅ ｅ ｎ ａ ｔ ｔ ａ ｃ ｈ ｅ ｄ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｋ ｓ ｈ ｉ ｐ ｇ ｉ ｎ — ｎ ｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ｋ ｉ ｎ ｅ ｔ ｉ ｃ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｏ ｆ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ． Ａ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｉ ｆ ｃ ａ ｎ ｔ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍ ａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ｏ ｗ ｓ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｃ ａ ｒ ｇ ｏ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｔ ｈ ｅ ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｒ ｋ ｉ ｎ ｇ ｓ ｈ ｉ ｐ， ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｄ ｅ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｃ ｉ ｔ ｙ ｄ ｅ — ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｒ ａ ｐ ｉ ｄ ｌ ｙ ． Ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｍｅ ｔ ｉ ｍｅ ，ｄ ｕ ｅ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｕ ｐ ｌ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｌ ｉ ｑ ｕ ｉ ｄ ｃ ａ ｒ ｇ ｏ ｃ ｏ ｍｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｂ ｕ ｌ ｋ ｈ ｅ ａ ｄ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｒ ｃ ｅ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｃ ｏ ｌ ｌ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｄ ａ ｍａ ｇ ｅ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｓ ｅ ｒ ｉ ｏ ｕ ｓ ｌ ｙ， ｒ ｅ ｓ ｕ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｅ ｌ ｌ ｒ ｕ ｐ ｔ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ．
液货黏度对双壳油船舷侧结构碰撞性能的影响
液货黏度对双壳油船舷侧结构碰撞性能的影响吴文锋;杨雨滨;张建伟;卢金树;王帅军【摘要】为探究液货黏度对双壳油船舷侧结构碰撞性能的影响,以5万吨双壳油船为目标船,以5万吨散货船为撞击船,运用有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行船舶碰撞数值模拟.在此基础上,对碰撞过程中产生的碰撞力、结构变形和结构吸能等参数进行对比分析,阐述舱内不同的液货黏度对双壳油船舷侧结构损伤机理及碰撞性能的影响.研究结果表明:在货油运输过程中,不同的液货黏度对双壳油船舷侧结构碰撞性能的影响很小,在其碰撞性能的研究过程中可不考虑液货黏度的影响.【期刊名称】《中国航海》【年(卷),期】2018(041)003【总页数】5页(P105-109)【关键词】船舶碰撞;流固耦合;黏度;数值模拟【作者】吴文锋;杨雨滨;张建伟;卢金树;王帅军【作者单位】浙江海洋大学港航与交通运输工程学院,浙江舟山 316022;浙江海洋大学港航与交通运输工程学院,浙江舟山 316022;浙江海洋大学港航与交通运输工程学院,浙江舟山 316022;浙江海洋大学港航与交通运输工程学院,浙江舟山316022;浙江海洋大学港航与交通运输工程学院,浙江舟山 316022【正文语种】中文【中图分类】U674.13+3.1;U661.42随着全球贸易往来的不断加速，航行船舶的数量大量增加，而且航速不断提高，航线也越来越拥挤，船舶碰撞事故发生的可能性显著增加。
船舶碰撞事故的后果往往是灾难性的，尤其是大型油船的碰撞事故，它将直接引起油船船舱破裂舱内进水和大量石油外泄，导致海洋环境的严重污染[1]。
因此，研究载货油船碰撞性能具有重要意义。
近年来,学者们针对油船碰撞进行了广泛的研究和探讨，取得了一定成果[2-7]。
然而，在油船碰撞损伤机理研究中，由于油船碰撞问题本身的复杂性及求解技术的限制等因素的影响,使得在油船结构碰撞损伤特性及耐撞性能研究中普遍忽略舱内液货的影响作用。
随着计算机软硬件技术的不断升级更新，有限元技术的日益进步和成熟，部分学者针对碰撞载荷作用下双壳油船舱内液货晃荡的非线性动力学开展了初步探讨。
舰船舷侧结构在碰撞作用下的损伤与防护
舰船舷侧结构在碰撞作用下的损伤与防护张昆【摘要】近年来,船舶碰撞事故频繁发生,其碰撞部位经常发生在舷侧.船舶碰撞后,极易造成舷侧结构断裂损伤、船舱进水,严重时可导致船体总纵强度失效、船舶沉没、环境污染,所以对舷侧结构碰撞机理进行研究,从而提出更加有效的防护措施极为重要,文章从舰船碰撞概率计算、舰船碰撞过程研究方法、舰船抗冲击能力指标、抗冲击能力评估关键技术、结构抗冲击性能优化等方面对舰船舷侧结构在碰撞作用下的损伤与防护方法进行了总结.根据文章的论述可以发现:舰船抗冲击能力评价指标主要有能量、碰撞力、应力和损伤图,在计算碰撞构件的吸能能力时,对于含燃油等易燃物的舱室外壁,还应考虑内能增加引起的温度升高;基于舰船抗冲击性能,应当对船体结构形式进行优化,新型纵桁形式的双层舷侧结构模型有帽形、菱形、半圆管形等.【期刊名称】《中国修船》【年(卷),期】2018(031)006【总页数】4页(P14-17)【关键词】舰船碰撞;舷侧结构;损伤与防护;抗冲击;材料失效【作者】张昆【作者单位】海军驻上海江南(造船)集团有限责任公司军事代表室,上海201913【正文语种】中文【中图分类】U661.43从运输工业的发展开始，碰撞都是一个显著的现象。
碰撞过程和碰撞结果的无限可能性使该领域的研究至今都没有停止过。
2017年，美海军“菲茨杰拉德”号驱逐舰于日本当地时间6月17日凌晨2时30分左右在日本横须贺以南56海里附近海域与一艘在菲律宾注册的商船ACX Crystal相撞，导致7名船员被困淹死，舰长室严重损毁，“菲茨杰拉德”号险些沉没。
相关部门展开了各种各样的研究，制定海上航行规则和安全公约来避免未来此类现象继续发生。
船舶碰撞中的过程现象基本上可以分为2种:相互影响的外部动力学和内部动力学。
直至今日，评估碰撞现象的方法仍在继续发展。
1 舰船碰撞概率计算针对船舶的碰撞事故，P.T.Pederson提出了数学模型的方法，模型指出船舶碰撞概率满足下式:P=N a P c，其中P c为导致意外事故发生的诸多原因事件的函数;N a为可能发生的船舶事故数目:式中:Q为一段时间Δt内在航道内航行的航次;F为船舶碰撞概率;V甲乙为两船航行的相对速度，m/s;D为几何碰撞直径，m;dA为2个交叉航道的重叠面积，m2。
内河船舶抗碰撞能力评估指南0228-12解读
内河船舶抗碰撞能力评估指南(报批稿) 2012，扉页，版权页指导性文件GD08-2012中国船级社武汉规范研究所二○一二年二月目录第1章通则 (1)第1节一般规定 (1)第2节定义 (1)第3节抗碰撞设计要求 (2)第2章双壳油船、化学品船抗碰撞能力评估标准 (4)第1节一般规定 (4)第2节双壳油船、化学品船抗碰撞能力评估标准 (4)第3章双壳油船、化学品船临界变形能计算方法 (5)第1节一般规定 (5)第2节简化分析方法 (5)第3节有限元法 (8)附录：船舶抗碰撞能力评估算例 (12)第1章通则第1节一般规定1.1.1 目的1.1.1.1 为防止油船、化学品船泄漏而造成环境污染，特制定《内河船舶抗碰撞能力评估指南》（以下简称“本指南”）。
以期为内河船舶抗碰撞能力评估提供技术支持，指导内河船舶抗碰撞设计和评估。
1.1.2 适用范围1.1.2.1 本指南适用于船长80m及以上的航行于我国长江干线(宜宾至吴淞口)的新建双壳油船、化学品船。
1.1.2.2 船长80m以下和其它水域的双壳油船、化学品船可参照执行。
1.1.2.3 本指南的相关要求仅针对拟按照本指南进行抗碰撞设计和评估的船舶。
1.1.3 附加标志1.1.3.1 按本指南对舷侧结构进行特殊加强的船舶，可在其入级符号后加注附加标志“抗碰撞COLL”。
第2节定义1.2.1 定义1.2.1.1除另有规定外，CCS《钢质内河船舶建造规范》和《内河散装运输化学品船舶构造与设备规范》的相关定义适用本指南。
1.2.1.2 本指南定义如下：（1）船长L(m)——沿满载水线自首柱前缘量至舵柱后缘的长度；无首柱船舶的船长应自船体中纵剖面前缘与满载水线的交点量起；无舵柱船舶量至舵杆中心线；但均应不大于满载水线长度，亦不小于满载水线长度的96%。
无舵船舶的船长取满载水线长度。
满载水线系指船旗国主管机关或主管机关授权本社核定的船舶的最高级别航区载重线对应的水线。
满载水线长度系指船舶的满载水线面在中纵剖面上的投影长度。
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51卷第1期（总第189期）中国造船V ol.51 No.1 (Serial No. 189) 2010年3 月 SHIPBUILDING OF CHINA Mar. 2010文章编号：1000-4882 (2010) 01-0219-08内河双壳油船舷侧结构耐撞性分析刘敬喜1 ，叶文兵1，徐建勇2 ，胡紫剑1（1.华中科技大学船舶与海洋工程学院,湖北武汉430074 ;2. 中国船级社武汉规范研究所,湖北武汉430022）摘要提出了内河双壳油船舷侧结构耐撞性能的简化分析方法，详细讨论了球鼻艏撞击作用下内河双壳油船舷侧结构的总体破坏模式及其渐进破坏过程。
在考虑舷侧外壳板发生断裂破坏后的剩余抗撞能力的基础上，给出了双壳舷侧结构的撞击力―撞深曲线和吸收能量－撞深曲线，并与有限元仿真分析结果进行了比较。
简化分析方法得到的结果与有限元分析基本上是一致的，这表明该方法能对内河双壳油船结构的耐撞性能做出合理预报，可用于这类油船耐撞性能的评估。
关键词：简化分析方法；双壳船；结构耐撞性中图分类号：U661.43 文献标识码：A0 前言近年来，船舶碰撞受到了广大研究人员的关注，很多学者在这方面做了大量的工作。
船舶碰撞分析方法主要有简化分析方法和有限元数值仿真分析方法，它们各具特色，互为补充，推动船舶碰撞研究不断向前发展。
有限元数值仿真方法能较为真实地模拟船舶碰撞的渐进破坏过程，在船舶碰撞问题的研究中具有不可替代的重要作用，它的缺点是计算工作量偏大，计算成本较高。
简化分析方法虽在计算模型方面作了相当多的简化假定，但抓住了碰撞损伤的基本特征，能提供较为满意的分析结果，因而在船舶碰撞分析研究中得到广泛应用。
McDermott[1]等较早进行了船舶碰撞简化分析方法的研究，他们将纵骨架式船的舷侧构架视为一系列独立的多跨梁结构，详细讨论了楔形船收稿日期：2000-00-00；修改稿收稿日期：2000-00-00 首（倾斜船首）撞击下舷侧结构的碰撞损伤。
从上世纪九十年代起，船舶碰撞简化分析方法的研究取得了较快的发展。
Ohtsubo[2]等提出了球鼻艏撞击双层舷侧结构的简化分析方法，Suzuki [3]等给出了倾斜船首撞击下双层舷侧结构的简化分析方法。
在Ohtsubo [2]的研究中，将球鼻艏简化成截头四棱锥体，分析中未涉及到球鼻艏形状对舷侧结构耐撞性的影响。
最近，刘敬喜[4]等对球鼻艏撞击下单壳船舷侧结构的碰撞分析作了进一步的探讨，提出了一种新的简化分析方法。
本文在文献[2]和[4]的基础上，以某4000吨级江海直达双壳油轮作为计算实例，详细讨论了球鼻艏撞击下内河双壳油船舷侧结构的总体破坏模式及其渐进破坏过程。
在考虑舷侧外壳板发生断裂破坏后的剩余抗撞能力的基础上，给出了双壳舷侧结构的撞击力－撞深曲线和吸收能量－撞深曲线，并与有限元仿真分析结果进行了比较。
简化分析方法得到的结果与有限元分析基本上是一致的，这表明该方法能对内河双壳油船结构的220 中国造船研究简报耐撞性能做出合理预报，可用于这类油船耐撞性能的评估。
1内河双壳油船舷侧结构的碰撞分析1.1碰撞损伤的极限状态以及危险状态的确定早期关于双壳油船舷侧结构碰撞损伤的研究，通常以撞头触及内壳板作为碰撞损伤到达极限状态的衡量标准。
事实上，船舶碰撞中只有当内壳板破裂时才会造成液货外泄或舱内进水。
因此，以内壳板破裂作为极限状态，并计及内壳板吸收的塑性变形能更能反映碰撞的实际情况。
根据双壳油船舷侧结构碰撞损伤极限状态的定义，进一步分析碰撞过程中可能出现的危险状态。
关于船舶碰撞危险状态的分析,实际上包含着两层含义：一是从外部力学的角度出发，研究碰撞过程中究竟有多大份额的撞击动能传递给了被撞船；二是从内部力学的角度出发，研究被撞船的舷侧结构究竟能吸收多大的塑性变形能而不会发生内壳板的断裂破坏。
由于被撞船舷侧结构吸收塑性变形能的能力与撞击点的具体位置有关，故应取内壳板出现断裂破坏时碰撞能量吸收为最小时的撞击位置，将它视为最为危险的碰撞情况，亦即应取舷侧结构最薄弱的部位作为危险状态的撞击位置。
1.2球鼻艏撞击作用下双壳船舷侧结构的总体破坏模式及其碰撞计算以某4000吨级江海直达油船作为研究对象,具体讨论内河双壳油船舷侧结构的耐撞性能。
相撞船舶示意图如图1所示。
分析表明：由两相邻强横框架以及舷侧纵向平台和内底边板所限定的舷侧区域是舷侧结构抗碰撞能力最薄弱的部位。
故简化分析方法计算的模型成为一个四周刚性固定的双层板梁组合结构，如图2所示。
该双层板梁组合结构的长、宽尺寸为3.0m×2.6m，外壳板与内壳板间距为1.20m，内、外壳板厚度均为9mm，纵骨为18a球扁钢，计算中采用180mm×12mm的扁钢替代。
图1 相撞船舶碰撞位置示意图图2 简化分析的计算模型图3 刚性撞头外形尺寸图为了真实地模拟撞击船球鼻艏的外形，参照文献[5]，假定刚性球形撞头的外形由截头圆锥和半球撞头这两部分所组成，如图3所示。
在现在的情况下，顶端半球撞头的半径R top=1.20m，截头圆锥底部的半径R max=1.46m，撞头的总长度等于2.90m。
刚性球形撞头作用下双层舷侧结构的碰撞过程分析如图4 (a)~ 4 (f) 所示。
碰撞计算从外壳板结构开始，归结为刚性球形撞头撞击作用下两纵骨间外壳板的能量吸收计算，其变形破坏模式如图4(a)所示。
为简化分析，船壳板的碰撞计算简化为固支圆板的能量计算。
关于船壳板撞击力以及碰撞能量的计算可直接应用文献 [4]给出的计51卷 第1期 (总第189期) 刘敬喜，等：内河双壳油船舷侧结构耐撞性分析 221算公式。
(a) 外壳板的破坏模式（第一阶段）（b ）外壳板的破坏模式（第二阶段）（c ）外壳板的破坏模式（第三阶段）（d ）内壳板的破坏模式（第一阶段）（e ）内壳板的破坏模式（第二阶段）（f ）内壳板的破坏模式（第三阶段）图4 计算实例各变形阶段的破坏模式撞击力P 与撞深w 0之间的关系式为[4])ln 21(ln )1(2π00000aa aatw P +−⋅=σ (1)当a →a 0时，上式退化为下述的形式：00π2tw P σ= (2)碰撞能量E 的表达式为[4])34(6π02300∫−==a a RtaPdw E σ (3) 式中0σ为材料的塑性流动应力，取其值等于屈服应力和断裂应力的平均值。
t 为板厚，a 0为圆板的半径，R 为刚性球形撞头的半径，a 为刚性球形撞头与圆板接触区域的半径。
随着撞深的不断增加，球形撞头将会撞击到外壳板结构中央部位两侧的两根纵骨，从而将出现新的破坏模式，如图4(b )所示，随后的计算应同时计及两侧纵骨所吸收的碰撞能量。
此时，受撞外壳板结构的损伤范围已扩展至舷侧结构三个纵骨间距的范围，亦即外壳板结构的碰撞能量计算应在三个纵骨间距的范围内进行。
关于纵骨碰撞能量的计算可直接应用文献[4]给出的计算公式，唯一须要注意的是球形撞头直径的确定以及纵骨中点横向变形值的确定。
撞击力P 与撞深W 0之间的关系式为[4]aa a LLw N P ln)ln 21()1(2200+−⋅= (4) 碰撞能量E 的表达式为[4])34(4320L a a RN E −= (5)式中0N 为纵骨横截面的极限轴力值，2L 为纵骨的长度，R 为刚性圆柱形撞头的半径，a 为刚性圆柱形撞头与纵骨接触区域的长度。
随着撞深的继续增加，球形撞头将触及到外壳板结构靠近边界的两根纵骨，此时，受撞外壳板结构的损伤范围已扩展至五个纵骨间距的范围,如图4(c )所示。
当外壳板的变形到达断裂极限值时，断裂随即发生，在随后的碰撞分析中将不再计及外壳板的能量吸收。
继外壳板发生断裂破坏之后，随着撞深的继续增加，外壳板结构靠近中央部位的两根纵骨以及靠近边界的两根纵骨亦相继发生断裂破坏。
当撞深w 0到达1.20m 时，球形撞头将开始触及到内壳板结构。
内壳板结构的碰撞分析步骤与外壳板结构基本相同。
首先是球形撞头作用下内壳板结构中央部位两根纵骨间内壳板的能量吸收计算，其变形破坏模式如图4(d )所示。
接着是球形撞头开始撞击到内壳板结构中央部位的两根纵骨，如图4(e )所示。
随着撞深的继222 中 国 造 船 研究简报续增加，球形撞头将触及到内壳板结构靠近边界的两根纵骨，如图4(f )所示。
碰撞分析一直进行到内壳板结构出现断裂破坏时为止，再往后的分析计算对于船体结构耐撞能力的研究已没有太大的实用意义了。
须要指出的是：球形撞头撞击作用下内壳板结构纵骨的破坏模式与外壳板结构的纵骨存在着较大的区别。
因为球形撞头一旦触及到内壳板结构的纵骨，该纵骨将随即出现较大的面外弯曲变形，从而其面内弯曲刚度将大大降低。
故对于内壳板结构的纵骨而言，其吸收撞击能量的能力将低于外壳板结构的纵骨。
试验研究表明：当外壳板出现断裂破坏后，它仍然具有一定的承载能力。
因此，关于外壳板的最大应变超过临界断裂应变值后它的承碰能力将全部丧失的假定是偏于保守的。
为此，文献[6]提出了改进的计算方案。
认为当外壳板出现撕裂变形后，随后的变形模式呈花瓣形穿孔板的形式。
在此情况下，刚性撞头与外壳板之间的撞击力由下式给出[6]：)(tan )2π)2(sin(51.15.05.05.101μθσ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡−=n n n l t P (6) 式中θ2为撞头（圆锥体）的顶角，l 为撕裂长度，n 为花瓣数，μ为摩擦系数。
在文献[6]中取4=n ，3.0=μ。
1.3 实船算例在简化分析计算中，取临界断裂应变值εc 等于0.10，壳板和纵骨发生断裂时的最大横向变形值w 0的计算按如下的步骤进行：首先根据圆板和梁的径向应变εr 表达式[4]：000220)34(61a r a aa a R a r ≤≤−⋅⋅⋅=ε (7)L x LaL R a x ≤≤−⋅⋅⋅=0)34(1)(612ε (8)令εr ＝εx ＝0.10，确定发生断裂破坏时的a 值。
然后由圆板和梁的最大横向变形的表达式[4]：)ln 21(2020a a R a w += (9)Ra La w 2220−=(10) 确定对应的w 0值。
为了具体阐明简化分析计算的全过程，现以有限元分析给出的局部结构模型（图5）的撞击力—撞深曲线（P -w 0曲线）作为基准曲线，具体讨论简化分析方法给出的P -w 0曲线。
在采用LS-DYNA 进行局部模型的碰撞分析时不考虑材料应变率效应的影响，理由是材料的动态屈服应力随应变率的增加而增加，而材料的动态临界断裂应变却随应变率的增加而减小，综合以上两个方面的影响因素，在船舶碰撞分析中可不计材料应变率效应的影响[7]。
有限元模型网格的最大边长尺寸为50mm 。
对应的临界断裂应变的取值按如下的原则确定：假定外壳板发生断裂破坏时，有限元分析给出的最大横向变形值等于简化分析给出的最大横向变形值，亦即认为两者具有相同的应变值（忽略在变形形状方面两者之间存在的差异）。