船舶碰撞数值模拟研究

【摘要】船舶碰撞往往造成的环境污染和生命财产损失是惨痛的,碰撞往往是由于海员的疏忽或者航行违规所造成的。为了在事故中分清楚责任,更为了减少船舶碰撞等海难事故的发生,全世界的海事部门和相关单位都专门为船舶碰撞设定法律法规,比如中国《海商法》等。因此相关的海事规范,法规对船舶碰撞的责任做了非常详细的说明。即便如此,海事事故往往大多很难彻底调查清楚并且分清责任。因为本身各国的各水域的航行法律法规就存在或多或少的差异,比如他们对船舶碰撞的定义就是不完全一样的。另外海上的交通事故很难恢复事故现场,也很难在第一时间进行事故调查,这都是海事事故难以分清责任的原因所在。所以本文通过对船舶碰撞的相关研究和总结,针对不能在第一时间对事故现场调查等难点提供有效的解决办法。如今,海事组织和各国海事部门对船舶碰撞陆续提出新概念。因为旧的概念越来越不利于对事故的调查和判决随着航运业的发展,更科学和客观的体现出海事事故中的法律责任的对应。比如《里斯本规则》第1条对船舶碰撞作了两个定义：有利的补充了两种碰撞中的特殊情况的判决。一,现实中可能有的事故中船舶并没有真的相撞,但是在形成碰撞可能时,为了避免碰撞,海员采取了避碰措施,导致船舶,人身财产的损失也算是船舶碰撞事故。二,在船舶密集的区域,比如说港口码头,狭窄水道等,可能发生的船舶碰撞不是仅仅两条船舶,可能涉及很多船舶。对于这种复杂情况,海事组织渐渐完善了相关的判决依据。新的法律法规同时也分清了各种法律所使用的船舶范围。在此基础上,近年来新的法规也排除了一些由于不可抗力的特殊原因所造成的碰撞,使得避碰规则更加完善,范围更加精确。在现实的海事事故当中,由于事发突然,情况的复杂,很多时候一时之间找不到事故的真凶。本论文研究的是船舶侧向碰撞。本文以渔船和油船侧面碰撞为研究对象。针对不同吨位,碰撞位置,速度,碰撞角度以及有无球鼻艏对碰撞船舶做有限元分析。本文利用非线性有限元分析软件ANSYSWorkbench对船舶碰撞过程进行了仿真模拟。期间对三维建模软件,碰撞分析软件都进行了学习和研究。学习了应用相关软件进行船舶碰撞仿真的方法。对仿真结果进行整理分析,总结了船舶碰撞过程中的一般现象和基本规律。从而作为在海事船舶事故纠纷或者不确定事故船的情况下,用来分析判断事故船概况,找出事故责任船舶和凶手的依据。在本文中对不同工况下的结果进行比较分析,掌握了有限元前处理六大要素：材料本构,CAD模型,定义接触,划分网格,初始条件,边界条件后由这六个要素形成完整的有限元模型,得到了撞击船初速度和撞击位置对舷侧结构损坏的不同影响。最终寻求一种用数值模拟分析去解决海上船舶事故的方法。海事部门,船检部门可以把这些结论作为鉴别海事事故的指导性依据,甚至规划出新的海事法规和船舶检验方法。并且对于船舶建造过程,也提出了有利于增强耐撞性的结论。特别是远洋钢制海船来说,施工建造阶段是非常复杂的,因此有必要对耐碰撞方面与船舶设计和施工建造的相互作用关系进行研究。在研究的过程中,首先要了解建造工艺的规范,使所建的船舶符合相关规范的要求；运用传统放样等船舶建造工艺法和通过计算机计算方法针对相关工况进行分析,得到船舶在相应的总体设计下的高精度高效率施工,以达到安全和高效高质的目的。对船舶的高效高质的实现是比较好的。
【作者】商庆彬；
【导师】李范春；刘加斌；
【作者基本信息】大连海事大学，船舶与海洋工程，2014，硕士
【关键词】船舶碰撞；数值仿真；有限元分析；

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