破冰船首部与侧部接触加载工况下海冰弯曲破碎过程

作     者：刘振冲 潘传飞 王丽芸 王译鹤 LIU Zhenchong;PAN Chuanfei;WANG Liyun;WANG Yihe

作者机构：上海中船船舶设计技术国家工程研究中心有限公司上海201114 浙江大学海洋研究院舟山310014 

出 版 物：《船舶》 (Ship & Boat)

年 卷 期：2023年第34卷第3期

页      面：107-114页

学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造] 

主　　题：破冰船 冰载荷 弯曲破碎 径向裂纹 环向裂纹 有限元法 

摘      要：在破冰船对海冰接触加载过程中,海冰会发生以径向和环向开裂为表现形式的弯曲破碎过程。海冰首先径向开裂再环向开裂的弯曲破碎过程与海冰首先环向开裂的弯曲破碎过程将导致不同的冰载荷,因此,明确不同接触加载工况下的海冰弯曲破碎过程是理论计算冰载荷的前提条件。文章针对破冰船首部与海冰直线边界接触加载、破冰船首部与海冰凹进边界接触加载,以及船侧部与海冰直线边界接触加载这3类工况,采用弹性地基薄板理论,对控制方程进行归一化处理,并通过有限元法求解归一化控制方程,分析不同工况参数下的海冰弯曲破碎过程,得到上述3类工况下的海冰弯曲破碎过程判断依据。分析结果表明:当船体与海冰接触区域尺寸较大且冰厚较小易发生先环向开裂的弯曲破碎过程,反之则易发生先径向开裂再环向开裂的弯曲破碎过程。