一種理想彈塑性模擬的冰材料本構(gòu)模型

胡志強(qiáng)，高 巖，姚 琪

（1. 上海交通大學(xué)海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；2. 上海交通大學(xué)高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 200240）

一種理想彈塑性模擬的冰材料本構(gòu)模型

胡志強(qiáng)1，2，高 巖1，姚 琪1

（1. 上海交通大學(xué)海洋工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200240；
2. 上海交通大學(xué)高新船舶與深海開發(fā)裝備協(xié)同創(chuàng)新中心，上海 200240）

船冰碰撞是船舶碰撞研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一，對冰材料的模擬是船冰碰撞的研究重點(diǎn)。提出一種利用理想彈塑性模型模擬的冰材料本構(gòu)模型，利用半隱式圖形算法計算單元塑性階段的應(yīng)力，利用Tsai-Wu屈服準(zhǔn)則和經(jīng)驗(yàn)失效公式用來描述冰的力學(xué)行為。利用二次開發(fā)功能，將冰材料模型嵌入LS_DYNA程序，并驗(yàn)證該模型的準(zhǔn)確性和適用性。研究中針對不同局部形狀的冰塊與船側(cè)碰撞場景，通過比較分析碰撞力、能量耗散等，探討冰塊的局部形狀對碰撞場景的影響。研究結(jié)果表明：冰材料模型在大接觸面的條件下壓力與已有標(biāo)準(zhǔn)吻合較好；在不同的冰塊局部形狀條件下，船冰碰撞的相互作用過程不同；較鈍形狀的冰塊表現(xiàn)近乎剛體，較尖銳形狀的冰塊較易破碎。

船冰碰撞；彈塑性材料；本構(gòu)模型；冰塊形狀影響；數(shù)值仿真

0 引 言

近年來，隨著在極地地區(qū)航行的船舶日益增多，船舶與冰山發(fā)生碰撞事故的可能性也隨之增加。船舶一旦與冰山碰撞造成破損，很可能發(fā)生漏油事故，影響極地地區(qū)的生態(tài)環(huán)境。因此，為了保證航線的安全性，提高船舶結(jié)構(gòu)的可靠性，需要在船舶結(jié)構(gòu)設(shè)計階段考慮冰載荷的影響。……