一、海工结构物上的冰载荷分析及研究（论文文献综述）
祖建峰[1]（2021）在《极地冰水混合环境中浮式平台载荷特性研究》文中认为
郭鹏杰[2]（2021）在《气泡辅助破冰清冰系统减阻机理的试验及数值模拟研究》文中认为
刘宁[3]（2021）在《船舶与碎冰作用的水动力学分析》文中提出近年来,全球气温逐渐升高,北极海冰融化越来越剧烈,北极冰层的覆盖率逐年降低,这使得极区的通行逐渐成为可能,北极地区由于其优越的地理位置,成为十分具有战略意义的地区,近些年来受到各个国家越来越多的关注,同时北极还有丰富的石油,天然气,煤矿等自然资源,这些都使得北极研究成为热点问题。作为北极开发的载体,极区船舶在极区航行时,会受到冰载荷作用,极区运输船舶往往不需要具有很强的破冰能力,在破冰船领航的前提下,所面临的冰载荷主要是碎冰载荷。碎冰载荷会增大船体的航行阻力,同时碎冰与船体的碰撞还会对结构安全带来一定的风险,因此对于碎冰载荷的研究具有十分重要的意义。传统的碎冰载荷研究关注点在于船体与碎冰之间的固体力学作用,而把流体忽略或简化。但是有学者研究表明,碎冰情况下,流体的作用比较明显,对流体作用的忽略会导致计算的不准确。因此,本文关注船舶与碎冰作用时的水动力学问题。本文基于CFD（计算流体力学）和FEM（有限单元法）耦合的方法,搭建了适用于船冰计算的数值模型,通过FEM对碰撞进行模拟,通过CFD对整个物理过程的流场进行模拟。在计算模型搭建完成后,本文对其进行了验证,与其他学者进行的试验进行了验证,同时作者也进行了模型试验,作为计算模型的结果验证。在验证了数值模型的有效性后,本文分别对船体与单块碎冰、少量碎冰和碎冰场作用进行了数值仿真。其中,单块碎冰的研究目的是研究船体接近碎冰过程中,流场作用对碎冰以及船冰碰撞的影响,少量碎冰研究目的是研究碎冰间相互作用对碎冰运动的影响。研究发现,在船体与碎冰作用的情况下,流场的水动力学作用会对船冰作用产生一定的影响。因此本文建议在计算船舶碎冰载荷时,要适当考虑水动力学作用,才能得到较为准确的结果。
刘大辉[4]（2020）在《半潜式钻井平台抗冰性能多维优化设计及评估方法研究》文中进行了进一步梳理北极地区作为全球重要的油气资源储备基地,受到越来越多国家的关注和重视。常规海上钻井平台是海上油气勘探开发必不可少的装备,然而其在参与北极海上油气资源的开发过程将面临着巨大的挑战和考验,需要突破一系列关键技术并进行特殊设计,才能保障其在北极海域的安全、高效作业。这些挑战及关键技术可以总结为:①极地冰区海洋环境统计数据较少,尚未形成明确设计海况条件;②针对北极大型海洋平台的冰荷载研究仍不成熟,需要建立开发更加具备工程应用价值的冰荷载预测模型及分析软件;③严寒多冰的海洋环境对钻井平台的结构强度、定位系统及钻井系统等的抗冰耐寒、运行可靠和应急处理能力等提出了更高的要求。本文的主要研究工作概述为以下几个方面:（1）调研喀拉海和巴伦支海两个典型极地海域的风、波浪、海流、水深、温度、海冰等的长期观测情况及现有相关研究成果,并与现有规范中其他类似海域的数据进行对比分析,基于概率统计方法提出这两个典型北极海域的设计基础。（2）研究海冰与大尺度垂直结构、大尺度斜面结构及细长柔性结构的作用机理,修正并提出适合极地半潜式平台立柱大尺度斜面结构及钻井立管细长柔性结构的冰荷载计算方法,并利用离散元方法分析结果与规范分析方法结果及冰水池实验或现场观测数据进行了对比,验证了利用离散元方法开展工程优化的价值。（3）开展半潜式钻井平台总体结构形式的创新设计,将冰载荷作为平台的控制设计载荷,并综合考虑风、浪、流等环境载荷,建立钻井平台的优选模型,综合评估平台的运动性能、抗冰性能、功能要求以及定位能力等,优化抗冰型半潜式钻井平台的最优设计方案并通过水池实验开展了部分验证。（4）针对半潜式钻井平台在有冰海域开展钻井作业的定位要求及北极海域冰山出现难以规避的特殊海况,创新性地提出系泊系统快速解脱和再连接方案并分析验证该方案的定位能力和可行性,并对部分参数进行了优化设计,分析总结出优化方向。同时研究了冰载荷对动力定位系统的影响,提出并验证了应对冰载荷的动力定位系统控制策略建议,保证了冰区动力定位系统的定位能力。（5）综合考虑典型海域海冰自身力学性能及海冰与管柱结构相互作用,开展不同工况下海冰与立管局部碰撞有限元数值模拟,进而建立极地冰区钻井立管整体动力响应分析模型,研究钻井立管系统在破碎冰载荷作用下的极限强度评估方法,提出冰区钻井立管系统临界评估准则及快速解脱的创新设计方案,并通过室内试验验证该评估方法的准确性。
王颖凯[5]（2020）在《极地航行船冰阻力及局部结构冰激振动研究》文中研究表明随着近年来北极地区的冰层融化,覆盖冰层厚度急剧减小,许多普通船只可以在没有破冰船帮助的条件下自行破冰前行,省去大量时间和金钱成本。这些未来将担当远洋运输重任的船舶,我们称之为极地运输船。但运输船的结构强度不像破冰船一样强,所以极地运输船在破冰航行过程中产生的冰激响应也会更剧烈一些,这不仅会影响船舶的航行,破冰过程中产生的冰激振动还会对船员的生活质量、工作环境以及身体健康产生较大影响,对船用设备也会产生一定的损害。所以,本文针对运输船在冰区航行时的冰阻力、冰激船体结构振动以及抗冰激振动结构等一系列问题展开研究。分析讨论船体冰阻力、冰激振动响应在不同工况下下的分布及变化规律,然后针对冰激船体结构振动问题,提出多种抗振方案并进行比较,对极地运输船的航线选择以及抗振结构设计具有一定参考价值。本文主要研究内容如下:（1）分析拉格朗日多相流体及船体振动基本理论。阐述了构建离散元的基础理论—拉格朗日多相流理论在CFD软件STAR-CCM+中的应用,介绍了离散元颗粒的建立过程并简述颗粒间相互作用的机理。随后介绍了船体振动的相关理论及有限元方法在船体振动计算中的应用。（2）研究基于离散元方法的船体冰阻力。应用CFD软件STAR-CCM+,建立离散元碎冰模型,模拟船体穿越碎冰区的情形,计算出船体所受冰阻力,并分析其特性。同时考虑了不同航速、冰厚、冰体直径以及海冰密集度等条件下船体冰阻力的变化规律,分析讨论了影响冰阻力的主要因素。随后,采用有限元方法计算船体冰阻力,并将结果与离散元方法计算的数值相比较,验证了离散元海冰模型的可行性以及有限元方法施加冰体激振力的合理性,为后文冰激船体结构振动的研究奠定基础。（3）研究极地运输船局部结构的冰激振动响应。使用非线性有限元软件LS-DYNA,建立有限元冰体及船体模型,采用附加质量法,模拟极地运输船在碎冰及平整冰区破冰航行的过程,得出船体局部结构冰激振动响应。然后探讨了不同航速及海冰条件下船体局部结构振动加速变化规律,并分析其中原因,为极地运输船的冰激振动响应预报提供了一种有效方法。（4）研究极地运输船抗冰激振动结构形式。针对极地运输船产生的冰激振动问题,给出了多种减振抗振方案,首先对改变了外板板厚和骨材尺寸,之后采用了I型、V型、X型和四边蜂窝型四种新型夹层结构对船体进行加强。计算得出经过加强后结构的振动响应,分别与未作处理之前的数据做对比,随后分析讨论了这六种减振措施的效果与优缺点,为极地航行的运输船提供相应的抗冰激振动加强方案。
张大勇,于东玮,王国军,王帅飞,李书兴,刘大辉[6]（2020）在《半潜式海洋平台抗冰性能分析》文中指出全球范围内,北极海底油气资源十分丰富。随着钻探技术的进步,加上易开采油气资源变少,北极地区的油气开采已经是势在必行。半潜式海洋平台拥有较强的抵抗极端环境的能力,在冰区不同的冰况下亦可操作。由于冰与不同结构物作用的复杂性,长期以来尚未形成关于半潜式海洋平台在海冰作用下的设计准则。本文通过对典型半潜式平台与海冰相互作用机理与冰载荷模型分析,提出了该类结构在海冰作用下的主要失效模式及评价方法。最后,以我国首座北极海域传统半潜式钻井平台为例,对其抗冰性能进行了评价,明确了半潜式平台在抗冰设计及安全保障中需要考虑的关键失效模式。
钱源[7]（2020）在《垂向破冰冰载荷计算方法研究》文中研究表明随着北极地区的地缘价值、航道价值和能源价值等战略价值日益凸显,世界各国都对北极战略给予了前所未有的重视。大型水下航行器可以在北极地区执行资源勘探、地貌信息采集和资源运输等任务。由于北极环境复杂,大型水下航行器在执行任务时难免会遇到特殊工况需要上浮破冰至水面,因此垂向破冰冰载荷特性的研究工作极为重要。当前关于冰载荷的研究工作集中在纵向破冰和横向破冰,由于垂向破冰与前两种破冰形式下海冰力学模型的破坏方式并不一致,研究成果无法直接应用到垂向破冰的研究工作。为了开展垂向破冰冰载荷的研究工作,本文以大型水下航行器垂向上浮破冰为例,研究垂向破冰冰载荷的动态特性,总结垂向破冰冰载荷计算方法。主要内容如下:（1）开展海冰物理特性以及力学特性的研究工作,分析不同的海冰本构模型和破坏准则。参考海冰模型试验,采用数值模拟方法建立不同的海冰力学模型,通过对比模型试验结果和三点弯曲验证,发现基于各向同性弹塑性本构模型和Drucker-Prager失效准则的海冰力学模型满足本文的研究需求。（2）建立大型水下航行器的数值模型,基于海冰力学模型的研究工作,分别对比分析弹性体模型和刚体模型垂向破冰的冰载荷以及局部模型和整体模型垂向破冰的冰载荷结果,兼顾计算结果的准确性和计算效率,最终采用刚体材料的水下航行器整体模型建立垂向上浮破冰的数值模拟方法。（3）基于大型水下航行器垂向上浮破冰数值模拟方法,研究破冰过程中其典型部位（艏部、围壳、艇身、艉部）的冰载荷特性。统计分析不同工况下典型部位的冰载荷,分析得到冰载荷的时空分布特性,并得到水下航行器垂向上浮破冰典型部位设计冰载荷计算公式并进行验证。
吴晨飞[8]（2019）在《船舶舷侧结构与冰碰撞数值模拟及抗冰撞能力加强措施》文中认为冰区航行的船舶都不可避免地与冰发生碰撞,较为严重的碰撞会对船体和推进系统等船舶结构及动力系统造成极大的破坏,严重威胁到船员的生命安全。尤其是我国的渤海北部,每到冬天,海面上都会漂浮着大量的海冰,大量的浮冰会对船只的航行以及海面上的一些作业活动造成非常大的影响。因此,研究冰与船舶舷侧结构的碰撞以及舷侧抗冰撞能力加强措施具有一定的实际意义。本文运用有限元分析软件ABAQUS模拟船舶舷侧结构与冰块的碰撞情形。通过对楔形冰与船体板碰撞的模拟分析,得到加速度随碰撞时间的变化关系,结合实验测得的数据验证了本文使用的研究方法的正确性。在此基础上,本文继续研究了不同碰撞因素对冰块与船体板碰撞的影响,不同的碰撞因素包括:碰撞速度、碰撞角度、碰撞接触面形状、冰的大小,从而进一步加强对有限元分析软件的熟练使用,并得到一定的结论。为了进一步研究船舶舷侧结构与冰块的碰撞,在研究了不同碰撞因素对冰块与双层船体板碰撞影响的基础上,研究了不同碰撞速度和碰撞角度对单块冰与船舶舷侧结构碰撞的影响,分析比较了碰撞发生过程中,最大应力、最大变形位移以及内能的变化,揭示了碰撞速度和碰撞角度的变化,对最大应力、最大变形位移以及内能的影响规律,初步得出了这些影响因素对碰撞的影响。研究了不同碰撞速度和碰撞角度对两块冰与船舶舷侧结构碰撞的影响,通过分析最大应力、最大变形位移的变化情况,得出两块冰同时碰撞时,碰撞角度和碰撞速度较大的冰块对碰撞影响起主要作用。探讨了船舶舷侧抗冰撞能力加强的措施,通过研究横骨架式和纵骨架式的船舶舷侧结构与冰块发生的碰撞,得出横骨架式的结构耐撞性能搞好,意味着合理改变结构可以提高舷侧的抗冰撞能力。提出了一种安装在船舶舷侧可能发生碰撞的区域的仿鱼鳞防撞结构的构想,并通过理论和有限元数值模拟,证明该鱼鳞防撞结构具有较好的抗冰撞击能力。本文所研究的船体板与冰的碰撞情况在实际用途中有一定参考的意义,为冰区航行船舶舷侧结构抗冰撞击能力的提高提供了新的思路。
孙国威[9]（2020）在《冰荷载作用下钻井立管力学性能分析与设计》文中研究说明钻井立管是石油和天然气的安全开采、生产和运输过程中的重要结构。随着全球油气需求量的递增,海洋石油开发正迈向资源更为丰富的北极海域,立管的服役环境变得更加严苛,且钻井立管一旦发生破坏,后果通常非常严重。对于极地冰区的钻井作业来讲,冰荷载对立管的作用要远比其他荷载的影响甚大,因此必须加强对冰荷载作用下的立管系统的力学性能和防冰设计研究。本文主要研究了钻井立管在冰荷载作用下的力学响应以及立管系统的漂移分析,最后进行了立管抗冰设计的初步探讨,主要研究内容如下:（1）针对单体体积较大的单浮冰在水动力下对立管的一对一撞击,设计并进行了钢带和PE材料实验以及钢带缠绕增强管与整块浮冰相互作用的整体模型试验,通过材料实验得到了钢带的应力-应变曲线和PE的应力-应变曲线,针对整体模型试验分别进行了 40cm和50cm水深下纯流、波流作用下的4组工况的分析,每组工况选取不同流速和波高进行研究,并对实验过程中碰撞区域应变及顶部拉力的变化进行了讨论分析。通过Abaqus有限元软件建立了有限元模型,针对实验两种水深下纯流的工况进行了有限元分析,并将顶部拉力和实验结果进行了对比分析,误差均在10%以内,验证了有限元模型的正确性。最后通过有限元进行了相关参数分析,研究了碰撞过程中冰速、冰层厚度以及水深对立管响应的影响。（2）针对单体体积较小的碎冰对立管的持续多对一撞击,提出采用离散元建模方法进行碎冰与立管的撞击分析,与以往直接在有限元中模拟冰载的方法相比更加可靠。通过离散元模型进行了敏感性分析,分析了海冰厚度、结构物尺寸以及海冰密集度对碰撞过程中立管最大冰力以及平均冰力响应的影响。（3）提出了漂移理论分析方法,通过理论分析结果与orcaflex有限元整体分析结果相互印证,结果拟合较好。有限元分析中所得到的各警戒圈的临界时间可用于指导工程实践,为快速解脱实际操作提供参考。（4）针对立管系统抗冰设计方案,进行了文献调研以及初步探讨,从结构物外形和立管自身抗冰两个方面进行了一系列探讨,得到可以通过结构物的外形设计来改变冰-与结构物的碰撞破坏形式,从而减小立管系统的响应;以及在立管外部一定高度加一层铠装层可以有效地对立管进行防护。
艾厚帅[10]（2018）在《某型极地半潜平台结构的可行性研究》文中提出北极地区的物产丰富,按照目前全世界的原油需求量,北极仅目前勘测到的石油储量,便能够满足全球3年的供应,未探明储量可达900亿桶。同时天然气、煤炭的储量也是惊人。随着全球气候变暖,北极圈冰层消退,使开发北极航线成为可能。目前北极海上油气勘探开发工程主要有人工岛、重力式平台和浮筒型平台,深水浮式平台尚无实船开发工程。当前我国在极地半潜平台的研发上仍处于起步阶段,但近年来我国与国际接轨,针对冰载荷预报、极地半潜结构的强度分析等技术难点进行系统研究,并已形成初步成果。首先,本文研究了海冰的物理特性,同时研究了冰载荷与平台结构的交互作用以及主要破坏形式。通过以上研究,为冰载荷的预报技术提供理论依据。其次,本文基于当前国际上公认的极地海工结构物规范ISO-19906对冰载荷进行评估,进行了平台承受的总体冰载荷与局部冰载荷的计算。同时,基于离散元理论对冰载荷进行数值模拟计算,并通过数值模拟计算的结果对规范计算的冰载荷进行验证,确定了用于平台结构强度分析的冰载荷。最后,本文以某型半潜平台为依托,研究了极地环境的特殊性,完成了极地半潜平台的局部冰区加强设计。随后,对平台整体进行运动响应及气隙分析,并完成了敞水条件以及结冰条件下的平台结构的总强度分析。结果表明,冰载荷的离散元模拟技术能够很好地验证冰载荷的规范计算值,使该值用于后续的结构强度分析;同时,该型极地半潜平台结构的总强度分析结果满足强度要求,从结构设计角度完成了该结构形式的可行性分析,具有工程实际意义。
二、海工结构物上的冰载荷分析及研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、海工结构物上的冰载荷分析及研究（论文提纲范文）
（3）船舶与碎冰作用的水动力学分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究方法 |
| 1.3.1 公式方法 |
| 1.3.2 试验方法 |
| 1.3.3 数值方法 |
| 2 CFD-FEM协同仿真方法介绍 |
| 2.1 流体求解 |
| 2.1.1 CFD及有限体积法介绍 |
| 2.1.2 STAR-CCM+软件介绍 |
| 2.1.3 计算原理 |
| 2.1.4 控制方程 |
| 2.2 固体求解 |
| 2.2.1 FEM介绍 |
| 2.2.2 ABAQUS软件介绍 |
| 2.2.3 控制方程 |
| 2.3 流固耦合 |
| 2.3.1 流固耦合介绍 |
| 2.3.2 计算原理 |
| 2.3.3 网格处理 |
| 3 CFD-FEM协同仿真方法验证 |
| 3.1 浸没模型冰上浮数值对比 |
| 3.1.1 试验设置 |
| 3.1.2 数值模型 |
| 3.1.3 仿真结果对比 |
| 3.2 模型冰与结构物碰撞试验 |
| 3.2.1 试验方案 |
| 3.2.2 试验装置 |
| 3.2.3 试验结果 |
| 3.2.4 仿真对比 |
| 4 碎冰工况计算 |
| 4.1 单块碎冰工况 |
| 4.1.1 碰撞前运动响应 |
| 4.1.2 X方向碰撞速度 |
| 4.1.3 Y向漂移 |
| 4.1.4 船冰碰撞力 |
| 4.1.5 单块碎冰工况小结 |
| 4.2 少量碎冰工况 |
| 4.2.1 运动响应 |
| 4.2.2 碰撞力 |
| 4.2.3 少量碎冰工况小结 |
| 4.3 碎冰场工况计算 |
| 4.3.1 碎冰场工况设置 |
| 4.3.2 运动响应 |
| 4.3.3 碰撞力 |
| 4.3.4 碎冰场工况小节 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（4）半潜式钻井平台抗冰性能多维优化设计及评估方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 北极钻采装备综合比较分析 |
| 1.2.1 自升式钻井平台 |
| 1.2.2 钻井船 |
| 1.2.3 柱稳型半潜式钻井平台 |
| 1.2.4 圆筒型半潜式钻井平台 |
| 1.2.5 分析总结 |
| 1.3 抗冰优化设计关键技术研究现状 |
| 1.3.1 极地钻井平台设计基础研究现状 |
| 1.3.2 冰载荷评估方法研究现状 |
| 1.3.3 结构抗冰优化设计研究现状 |
| 1.3.4 冰区定位系统研究现状 |
| 1.3.5 冰区立管系统研究现状 |
| 1.3.6 海洋工程装备抗冰技术的趋势研究 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 1.5 研究技术路线 |
| 第2章 典型极地海域设计基础研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 典型极地海域介绍 |
| 2.3 海冰情况 |
| 2.4 风、浪、流情况 |
| 2.4.1 风力统计数据 |
| 2.4.2 波浪统计数据 |
| 2.4.3 海流统计数据 |
| 2.5 环境温度条件 |
| 2.5.1 空气温度 |
| 2.5.2 海水温度 |
| 2.6 水深情况 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 特殊结构冰载荷分析方法研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 海冰设计参数定义 |
| 3.3 冰荷载计算方法研究 |
| 3.3.1 海冰在结构前的破坏模式 |
| 3.3.2 大尺度直立结构的冰载荷研究 |
| 3.3.3 大尺度斜面结构上的冰荷载研究 |
| 3.3.4 大尺度结构的局部冰力计算 |
| 3.3.5 细长柔性结构冰力计算 |
| 3.4 冰荷载的数值分析 |
| 3.4.1 数值分析的方法介绍及选择 |
| 3.4.2 大尺度结构海冰破坏模式数值验证 |
| 3.4.3 大尺度直立结构冰载荷数值验证 |
| 3.4.4 大尺度斜面结构冰载荷数值验证 |
| 3.4.5 细长柔性结构冰载荷数值模式探讨 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 平台抗冰及运动性能综合优化评估研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 新型抗冰型半潜式钻井平台研究 |
| 4.2.1 平台设计基础的定义 |
| 4.2.2 新型抗冰型半潜式钻井平台概念 |
| 4.3 平台运动性能对比分析 |
| 4.3.1 立柱加锥式半潜式钻井平台 |
| 4.3.2 抗冰锥体增加消浪孔的运动性能优化研究 |
| 4.3.3 直斜立柱式半潜式钻井平台 |
| 4.3.4 立柱数量对运动性能的影响研究 |
| 4.3.5 平台有冰海况下的作业能力研究 |
| 4.4 平台快速结构设计方法研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 定位系统抗冰性能研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 可解脱式系泊系统分析方法及优化研究 |
| 5.2.1 可解脱式系泊系统 |
| 5.2.2 浮子深度的影响 |
| 5.2.3 连接线的影响 |
| 5.2.4 系泊特性研究 |
| 5.3 极地冰区动力定位系统研究 |
| 5.3.1 动力定位能力分析介绍 |
| 5.3.2 推力分配逻辑 |
| 5.3.3 坐标系规定 |
| 5.3.4 全回转推进器设计 |
| 5.3.5 冰区动力定位能力研究 |
| 5.3.6 时域模拟结果与分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 立管系统抗冰优化设计研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 冰区立管动力响应分析 |
| 6.2.1 立管系统的选择 |
| 6.2.2 冰-立管局部碰撞分析方法 |
| 6.2.3 冰-立管整体动态分析方法 |
| 6.3 小体积碎冰域-立管碰撞有限元分析 |
| 6.3.1 海冰模型 |
| 6.3.2 海洋结构与海冰相互作用 |
| 6.3.3 水动力模型 |
| 6.3.4 计算结果分析 |
| 6.4 大体积单块冰-立管碰撞有限元分析 |
| 6.4.1 模型单元类型设置 |
| 6.4.2 模型接触类型设置 |
| 6.4.3 模型边界条件设置 |
| 6.4.4 模型参数设置 |
| 6.4.5 计算结果分析 |
| 6.5 冰-立管碰撞室内实验研究 |
| 6.5.1 实验材料及设备 |
| 6.5.2 实验过程 |
| 6.5.3 实验结果分析 |
| 6.5.4 实验结果与数值模拟结果对比 |
| 6.6 小尺度浮冰碰撞 |
| 6.6.1 有限元模型介绍 |
| 6.6.2 计算结果分析 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 博士在读期间发表学术论文、申请专利 |
（5）极地航行船冰阻力及局部结构冰激振动研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 船体及其他海上结构的冰载荷研究现状 |
| 1.2.2 海洋结构与海冰相互作用的冰激振动研究现状 |
| 1.2.3 船体与海冰的冰激振动研究现状 |
| 1.2.4 船体振动与抗振研究现状 |
| 1.2.5 离散元模型研究现状 |
| 1.3 本文的主要内容和创新点 |
| 1.3.1 本文主要研究内容 |
| 1.3.2 本文主要创新点 |
| 第2章 离散元及船体振动理论研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基于STAR-CCM+的拉格朗日多相流离散元理论 |
| 2.2.1 STAR-CCM+简介 |
| 2.2.2 颗粒运动方程 |
| 2.2.3 离散元模型的建立 |
| 2.2.4 离散元方法颗粒时间尺度 |
| 2.2.5 接触力 |
| 2.2.6 滚动阻力 |
| 2.3 船体振动的数值模拟仿真理论分析 |
| 2.3.1 船舶局部振动 |
| 2.3.2 船体板材的强迫振动 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于离散元的船体冰阻力研究分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 极地运输船冰区航行模型的建立 |
| 3.2.1 船体模型 |
| 3.2.2 离散元海冰的构建 |
| 3.2.3 计算域的建立 |
| 3.3 极地船在碎冰区域航行离散元仿真分析 |
| 3.3.1 运输船冰区航行过程 |
| 3.3.2 航速对于冰阻力的影响 |
| 3.3.3 海冰参数对于冰阻力的影响 |
| 3.4 离散元与有限元计算船-冰阻力的结果对比分析 |
| 3.4.1 破冰场景的建立 |
| 3.4.2 极地运输船破冰航行过程 |
| 3.4.3 冰阻力比较分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 极地航行船局部结构冰激振动响应分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 极地运输船碎冰区域航行过程分析 |
| 4.2.1 固有频率 |
| 4.2.2 船肩结构振动加速度响应 |
| 4.2.3 航速对于振动加速的影响 |
| 4.2.4 海冰参数对振动加速的影响 |
| 4.3 船体在平整冰区自破冰模型的分析 |
| 4.3.1 自破冰航行模型建立 |
| 4.3.2 极地航行船自破冰过程 |
| 4.3.3 航速对于振动加速的影响 |
| 4.3.4 海冰厚度对振动加速的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 极地航行船抗冰激振动新型结构形式研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 加强船体结构对船体冰激振动的影响 |
| 5.2.1 桁材加厚对冰激振动的影响 |
| 5.2.2 外板加厚对冰激振动的影响 |
| 5.3 新型夹层板对船体冰激振动的影响 |
| 5.3.1 夹层板介绍 |
| 5.3.2 夹层板对冰激振动的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文研究工作总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）半潜式海洋平台抗冰性能分析（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 海冰与半潜式海洋平台的相互作用 |
| 1.1 半潜式海洋平台的结构特性及功能要求 |
| 1.2 半潜式海洋平台结构的冰载荷分析 |
| 1.2.1 立柱结构冰载荷分析 |
| 1.2.2 隔水管冰载荷分析 |
| 2 海冰作用下半潜式海洋平台的失效模式 |
| 2.1 冰载荷下立柱失效 |
| 2.2 冰载荷下系泊系统失效 |
| 2.3 冰载荷下隔水管失效 |
| 2.3.1 极端静载荷下隔水管失效 |
| 2.3.2 动冰载荷下隔水管失效 |
| 2.4 冰荷载作用下半潜式海洋平台失效模式及判别指标 |
| 3 实例-某半潜式海洋平台抗冰性能评价 |
| 3.1 立柱在极值静冰力下失效分析 |
| 3.2 系泊系统失效分析 |
| 3.3 隔水管失效分析 |
| 3.3.1 隔水管在极端静载荷下的失效分析 |
| 3.3.2 隔水管在动载荷下的失效分析 |
| 3.3.3 隔水管疲劳分析 |
| 4 结论 |
（7）垂向破冰冰载荷计算方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 冰材料国内外研究现状 |
| 1.2.2 冰载荷计算方法国内外研究现状 |
| 1.2.3 数值模拟国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 第2章 海冰材料力学模型研究 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 海冰本构模型 |
| 2.2.1 各向同性弹塑性本构模型 |
| 2.2.2 粘塑性本构模型 |
| 2.2.3 泡沫本构模型 |
| 2.2.4 损伤本构模型 |
| 2.3 海冰破坏准则 |
| 2.3.1 Von-Mises准则 |
| 2.3.2 Drucker-Prager准则 |
| 2.3.3 Hill's准则 |
| 2.4 海冰碰撞力学模型 |
| 2.4.1 海冰模型 |
| 2.4.2 数值模拟参数设置 |
| 2.5 海冰力学模型模拟结果 |
| 2.5.1 各向同性弹塑性本构模型 |
| 2.5.2 粘塑性本构模型 |
| 2.5.3 泡沫本构模型 |
| 2.5.4 损伤本构模型 |
| 2.5.5 数值模拟结果对比 |
| 2.6 海冰力学模型三点弯曲验证 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 水下航行器上浮破冰数值模拟方法 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 水下航行器模型的建立 |
| 3.2.1 SUBOFF模型简介 |
| 3.2.2 水下航行器结构设计 |
| 3.2.3 水下航行器有限元模型建立 |
| 3.3 海冰模型的建立 |
| 3.4 水下航行器上浮破冰数值模拟方法 |
| 3.4.1 弹性体模型上浮破冰 |
| 3.4.2 刚体模型上浮破冰 |
| 3.4.3 弹性体和刚体水下航行器模型上浮破冰结果对比 |
| 3.4.4 刚体水下航行器模型上浮破冰对比 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 水下航行器上浮破冰过程冰载荷研究 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 建立数值模型和计算工况 |
| 4.3 水下航行器上浮破冰模拟结果 |
| 4.3.1 水下航行器典型部位冰载荷时空分布特性 |
| 4.3.2 冰载荷的参数敏感性分析 |
| 4.3.3 水下航行器典型部位设计冰载荷计算公式 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（8）船舶舷侧结构与冰碰撞数值模拟及抗冰撞能力加强措施（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 海冰的特性研究现状 |
| 1.2.2 冰载荷的研究现状 |
| 1.2.3 冰的材料模型研究现状 |
| 1.2.4 冰与船舶碰撞研究现状 |
| 1.2.5 抗冰撞能力加强措施研究 |
| 1.2.6 国内外文献综述的简析 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 第2章 船冰碰撞理论及有限元分析研究 |
| 2.1 碰撞中的非线性问题 |
| 2.2 碰撞的求解方法 |
| 2.3 船冰碰撞的数值模拟验证 |
| 2.3.1 实验条件 |
| 2.3.2 有限元数值模拟 |
| 2.3.3 数值模拟分析结果比对 |
| 2.4 冰与船舶碰撞的初步研究 |
| 2.4.1 冰与船体钢板的材料模型 |
| 2.4.2 不同碰撞形状对碰撞的影响 |
| 2.4.3 不同碰撞速度对碰撞的影响 |
| 2.4.4 不同碰撞角度对碰撞的影响 |
| 2.4.5 冰的大小对碰撞的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 船舶舷侧结构与冰碰撞数值模拟 |
| 3.1 冰与双层船体板碰撞 |
| 3.1.1 双层船体板模型建立 |
| 3.1.2 不同碰撞角度对碰撞的影响 |
| 3.1.3 不同碰撞速度对碰撞的影响 |
| 3.1.4 冰的大小对碰撞的影响 |
| 3.2 单块冰与船舶舷侧结构的碰撞 |
| 3.2.1 船舶舷侧结构模型建立 |
| 3.2.2 不同碰撞速度对碰撞的影响 |
| 3.2.3 不同碰撞角度对碰撞的影响 |
| 3.3 两块冰与船舶舷侧结构的碰撞 |
| 3.3.1 不同碰撞速度对碰撞的影响 |
| 3.3.2 不同碰撞角度对碰撞的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 舷侧结构抗冰撞能力加强措施 |
| 4.1 不同船舶舷侧结构的抗冰撞能力 |
| 4.1.1 接触力分析 |
| 4.1.2 能量吸收分析 |
| 4.2 鱼鳞结构对船舶舷侧结构抗冰撞能力加强研究 |
| 4.2.1 构想来源 |
| 4.2.2 鱼鳞防撞结构的特点 |
| 4.2.3 鱼鳞防撞结果需解决的问题 |
| 4.2.4 鱼鳞防撞结构的初步仿真计算 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）冰荷载作用下钻井立管力学性能分析与设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 立管系统研究现状 |
| 1.2.2 冰与直立结构相互作用研究现状 |
| 1.2.3 漂移分析研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 整冰-立管碰撞分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 材料实验 |
| 2.2.1 实验用钢带管 |
| 2.2.2 实验设备和试件制作 |
| 2.2.3 实验步骤和实验结果 |
| 2.3 整冰-立管碰撞实验 |
| 2.3.1 试件制作 |
| 2.3.2 实验装置 |
| 2.3.3 实验仪器 |
| 2.3.4 实验过程 |
| 2.3.5 实验结果 |
| 2.4 整冰-立管碰撞有限元分析 |
| 2.4.1 计算模型 |
| 2.4.2 计算参数 |
| 2.4.3 计算工况 |
| 2.4.4 计算结果 |
| 2.4.5 与实验结果对比 |
| 2.5 整冰-立管碰撞敏感性分析 |
| 2.5.1 冰速的影响 |
| 2.5.2 冰厚度的影响 |
| 2.5.3 水深的影响 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 碎冰-立管碰撞分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 碎冰-立管碰撞离散元分析 |
| 3.2.1 离散单元法介绍 |
| 3.2.2 IceDEM软件介绍 |
| 3.2.3 IceDEM中离散法的使用 |
| 3.2.4 离散元分析模型及参数 |
| 3.2.5 离散元分析结果 |
| 3.3 碎冰-立管碰撞敏感性分析 |
| 3.3.1 冰层厚度的影响 |
| 3.3.2 结构物半径的影响 |
| 3.3.3 碎冰密集度的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 漂移分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 动力定位系统简介 |
| 4.1.2 动力定位系统失效模式介绍 |
| 4.2 漂移理论分析 |
| 4.2.1 漂移警戒区划分 |
| 4.2.2 漂移警戒圈理论模型 |
| 4.3 漂移有限元整体分析 |
| 4.3.1 Orcaflex软件介绍 |
| 4.3.2 漂移分析流程 |
| 4.3.3 控制参数确定 |
| 4.3.4 有限元建模 |
| 4.3.5 有限元分析结果 |
| 4.3.6 有限元与理论对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 立管系统抗冰设计探究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 立管防冰设计 |
| 5.2.1 几种立管防冰设计方案介绍 |
| 5.2.2 铠装层防冰设计原理 |
| 5.2.3 铠装层防冰设计优点 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论和展望 |
| 6.1 研究结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者筒历 |
（10）某型极地半潜平台结构的可行性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 冰区发展前景及冰区极地半潜平台的研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 2 平台基本概况与海冰的研究 |
| 2.1 半潜式平台简介 |
| 2.2 某型半潜式平台概况 |
| 2.3 海冰的分类 |
| 2.4 冰载荷与平台结构的交互作用及主要破坏形式 |
| 2.5 小结 |
| 3 平台冰载荷预报技术研究 |
| 3.1 海冰的物理学性质 |
| 3.1.1 压缩强度 |
| 3.1.2 弯曲强度 |
| 3.1.3 抗拉强度 |
| 3.1.4 剪切强度 |
| 3.1.5 断裂韧性 |
| 3.1.6 摩擦系数 |
| 3.1.7 冰脊平底层材料参数 |
| 3.1.8 弹性模量 |
| 3.1.9 密度 |
| 3.2 冰载荷规范计算研究 |
| 3.2.1 平台单立柱承受的冰载荷计算 |
| 3.2.2 平台承受的总体冰载荷计算 |
| 3.2.3 冰区极地半潜平台局部冰载荷计算 |
| 3.3 冰载荷的数值模拟 |
| 3.3.1 基于离散元的冰载荷的数值模拟 |
| 3.3.2 冰载荷数值模拟与规范计算值计算结果比较 |
| 3.4 小结 |
| 4 平台结构设计与结构强度分析计算 |
| 4.1 结构设计的特殊性研究 |
| 4.1.1 超低温海洋环境对结构钢材选用的影响 |
| 4.1.2 冰载荷对结构设计的影响 |
| 4.2 结构的规范计算 |
| 4.2.1 载荷施加在板材 |
| 4.2.2 载荷施加在加强筋 |
| 4.2.3 载荷施加在桁材 |
| 4.3 立柱及月池附近的冰区加强设计 |
| 4.4 极地海况下平台运动响应及气隙分析 |
| 4.4.1 运动响应分析 |
| 4.4.2 气隙分析 |
| 4.5 平台的总强度评估 |
| 4.5.1 平台总强度分析计算的特殊性研究 |
| 4.5.2 敞水条件下总强度分析 |
| 4.5.3 结冰条件下的总强度分析 |
| 4.6 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、海工结构物上的冰载荷分析及研究（论文参考文献）
- [1]极地冰水混合环境中浮式平台载荷特性研究[D]. 祖建峰. 江苏科技大学, 2021
- [2]气泡辅助破冰清冰系统减阻机理的试验及数值模拟研究[D]. 郭鹏杰. 哈尔滨工程大学, 2021
- [3]船舶与碎冰作用的水动力学分析[D]. 刘宁. 大连理工大学, 2021(01)
- [4]半潜式钻井平台抗冰性能多维优化设计及评估方法研究[D]. 刘大辉. 浙江大学, 2020(01)
- [5]极地航行船冰阻力及局部结构冰激振动研究[D]. 王颖凯. 江苏科技大学, 2020(04)
- [6]半潜式海洋平台抗冰性能分析[J]. 张大勇,于东玮,王国军,王帅飞,李书兴,刘大辉. 船舶力学, 2020(02)
- [7]垂向破冰冰载荷计算方法研究[D]. 钱源. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
- [8]船舶舷侧结构与冰碰撞数值模拟及抗冰撞能力加强措施[D]. 吴晨飞. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [9]冰荷载作用下钻井立管力学性能分析与设计[D]. 孙国威. 浙江大学, 2020(02)
- [10]某型极地半潜平台结构的可行性研究[D]. 艾厚帅. 大连理工大学, 2018(02)