【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种海工结构船撞仿真分析方法和系统，属于海工结构仿真。
技术介绍
1、海上风电作为零碳可再生能源，已然进入了发展的快车道。但是大量海洋工程的落地同时也大大增加了船撞等意外事故发生的概率。船撞事故一旦发生会带来一系列非常严重的危害后果，不仅对人员生命安全和环境构成严重威胁，还可能引发经济和航道安全方面的问题，因此防止船撞事故至关重要。
2、进一步，中国文献(高荣雄．基于非线性有限元的桥梁船撞分析与撞击力研究[j]．重庆交通大学学报：自然科学版，2015，34(01)：12-15.)公开了一种基于非线性有限元的桥梁船撞分析与撞击力研究方案，其基于壳单元和六面体单元，构建桥梁仿真模型，并将船撞冲击作用以等效静态力的形式施加到桥梁结构上，再通过非线性有限元方法模拟分析了不同初速度下的船舶撞击效果。
3、上述数值分析法虽然能模拟船只撞击桥梁过程，但桥梁结构与海工结构区别较大。海工结构一般是由若干构件组成的导管架，因此不需要像桥梁撞击方案那样，必须考虑壳单元和六面体单元，同时，利用壳单元和六面体单元进行仿真建模，会导致计算时间很长，影响仿真效率，不利于海工结构船撞仿真分析方法的推广利用。
4、进一步，上述方案为了简化计算，方便校核，把撞击力等效成一个与速度成正比的静力，完全忽略了材料特性和塑性吸能，导致撞击力的仿真计算不够准确，影响了船只撞击过程的准确模拟，从而无法对海工结构在撞击工况下的变形失效行为进行准确分析。
5、本
技术介绍
中公开的信息仅用于理解本专利技术构思的背景，因此它
技术实现思路
1、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的一在于提供一种海工结构船撞仿真分析方法，通过构建塑性仿真模型、船撞计算模型、撞击模拟模型、评估判定模型，对船只撞击海工结构过程进行准确模拟，从而得到精准的仿真分析结果，实现海工结构的船撞仿真分析，方案科学、合理，切实可行。
2、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的二在于提供一种海工结构船撞仿真分析方法和系统，充分考虑海工结构的结构特性，对海工结构进行仿真建模，从而能够更加准确地表征海工结构的特征，并且梁单元网格相比壳单元和六面体单元网格，仿真计算时间更低，仿真效率更高，利于海工结构船撞仿真分析方法的推广利用。
3、针对上述问题或上述问题之一，本专利技术的目的三在于提供一种海工结构船撞仿真分析方法和系统，在梁单元网格上，耦合硬化塑性本构关系，充分考虑海工结构以及船舶的材料特性和塑性吸能，使得撞击力的仿真计算更加准确，因而可以准确模拟船只撞击过程，从而可以对海工结构在撞击工况下的变形失效行为进行准确分析。
4、为实现上述目的之一，本专利技术的第一种技术方案为：
5、一种海工结构船撞仿真分析方法，包括以下步骤：
6、步骤一：利用预先构建的塑性仿真模型，对海工结构设计参数进行处理，得到梁单元网格；并在梁单元网格上，耦合硬化塑性本构关系，形成网格仿真对象；
7、步骤二：使用预先构建的船撞计算模型，根据海工结构设计参数或/和网格仿真对象，设置船只对海工结构的撞击载荷；
8、步骤三：通过预先构建的撞击模拟模型，将撞击载荷施加到网格仿真对象上，进行非线性静力有限元计算，得到节点位移结果和总吸收能量计算结果；
9、步骤四：采用预先构建的评估判定模型，基于变形上限和吸收能量上限，对节点位移结果和总吸收能量计算结果进行判定，得到仿真分析结果，实现海工结构的船撞仿真分析。
10、本专利技术经过不断探索以及试验，通过构建塑性仿真模型、船撞计算模型、撞击模拟模型、评估判定模型，对船只撞击海工结构过程进行准确模拟，从而得到精准的仿真分析结果，实现海工结构的船撞仿真分析，方案科学、合理，切实可行。
11、进一步，本专利技术充分考虑海工结构的结构特性，对海工结构进行仿真建模，从而能够更加准确地表征海工结构的特征，并且梁单元网格相比壳单元和六面体单元网格，仿真计算时间更低，仿真效率更高，利于海工结构船撞仿真分析方法的推广利用。
12、更进一步，本专利技术在梁单元网格上，耦合硬化塑性本构关系，充分考虑海工结构的材料特性和塑性吸能，以及船舶自身的吸能，使得撞击力的仿真计算更加准确，因而可以准确模拟船只撞击过程，从而可以对海工结构在撞击工况下的变形失效行为进行准确分析。
13、进而，本专利技术能够准确地分析海工结构的安全性能，可以为海工结构的设计提供重要的理论依据和实用建议，有助于提高海工结构的抗撞性能和安全性，对海洋工程实践以及减少事故损失具有一定的指导意义。
14、作为优选技术措施：
15、所述步骤一中：利用预先构建的塑性仿真模型，对海工结构设计参数进行处理，得到梁单元网格；并在梁单元网格上，耦合硬化塑性本构关系，形成网格仿真对象的方法如下：
16、步骤11：基于海工结构设计参数，建立导管架几何对象；
17、步骤12：以导管架几何对象为基础，进行一维网格划分，得到导管架网格对象；
18、步骤13：对导管架网格对象进行第一次加密处理，得到若干加密段，每个加密段作为一根杆段；
19、步骤14：对杆段进行第二次加密处理，得到加密后的导管架网格对象；
20、步骤15：对加密后的导管架网格对象赋予梁单元模型，得到导管架梁单元网格；
21、步骤16：在导管架梁单元网格上，耦合硬化塑性本构关系，形成最终的网格仿真对象。
22、作为优选技术措施：
23、硬化塑性本构关系为冯米塞斯线性随动硬化塑性本构关系；
24、网格仿真对象，在撞击载荷加载阶段，以弹性模量为斜率随应变线性增大；当网格仿真对象的应力大于屈服应力后，网格仿真对象进入塑性阶段，以切线模量为斜率继续随应变线性增大。
25、作为优选技术措施：
26、所述步骤二中：使用预先构建的船撞计算模型，根据海工结构设计参数或/和网格仿真对象，设置船只对海工结构的撞击载荷的方法如下：
27、步骤21：根据船体属性，计算船舶动能，并将船舶动能作为吸收能量上限；
28、步骤22：根据船舶动能，基于沃辛经验公式计算最大撞击载荷；
29、步骤23：基于最大撞击载荷，确定载荷步数，用于将撞击过程拆分成多个载荷步，每个载荷步代表一个撞击时刻；
30、步骤24：设置撞击工况所需的参数，并根据载荷步数，计算若干载荷系数；
31、步骤25：根据最大撞击载荷以及终止载荷系数，计算初始撞击载荷；
32、步骤26：根据若干载荷系数以及初始撞击载荷，计算得到若干撞击载荷；每个撞击载荷与一个载荷步相对应，用于模拟船舶撞击过程中撞击载荷的变化。
33、作为优选技术措施：
34、船体属性包括船舶重量、船舶速度和附加质量系数；
35、撞击工况所需的参数包括变形上限、构本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
5.如权利要求4所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
6.如权利要求1所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
7.如权利要求6所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
8.如权利要求6所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
9.如权利要求1所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
10.一种海工结构船撞仿真分析系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
2.如权利要求1所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
3.如权利要求2所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
4.如权利要求1所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
5.如权利要求4所述的一种海工结构船撞仿真分析方法，其特征在于：
...【专利技术属性】
技术研发人员：邱文嘉，付雨晨，闵皆昇，吴健明，戴扬，杨承卓，谭钰，
申请(专利权)人：浙江远算科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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