Analysis of Slamming Induced Whipping Effects over the Ultimate Strength of Ships - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Analysis of Slamming Induced Whipping Effects over the Ultimate Strength of Ships

Analyse des effets de fouettement sur la résistance ultime de poutre navire

Résumé

The first part of this thesis is dedicated to the numerical investigations of dynamic ultimate strength for various ship structures. In order to analyze the influence of the inertia and strain rate effects, different load functions are used, starting from the simplest ones where the loads are defined as half-sine functions, to more realistic ones where the loads are induced by equivalent design waves. The dynamic ultimate strength is defined as the maximum load level that leads to a non-collapse scenario, and it is determined through a newly developed iterative algorithm. Finally, the dynamic ultimate strength is compared with the quasi-static ultimate strength, and the dynamic load factors are derived in order to obtain a proper estimator of the dynamic collapse effect. The second part of the thesis is dedicated to the development of a new method to calculate the non-linear whipping response, where the elastoplastic structural response is considered. The hull girder is modeled as two non-uniform beams, connected with a non-linear hinge, described by the non-linear relation between the internal bending moment and the relative rotation angle. The hydrodynamic problem is solved using the 3D boundary element method. Then, the fully coupled hydro-elastoplastic problem is solved within a partly non-linear time-domain seakeeping program. The calculations are perfomed on a broad range of ships on different realistic loading scenarios Finally, the non-linear and linear whipping resposnes are compared in order to derive the dynamic ultimate capacity factors.
La première partie de cette thèse est consacrée à l’étude numérique de la résistance ultime dynamique de différentes structures navales. Afin d’évaluer l’influence de l’inertie et de la vitesse de déformation, plusieurs cas de chargement sont considérés, des plus simples, de la forme d’une demie sinusoïde, aux plus réalistes, issus de vagues de design. La résistance ultime dynamique est définie comme le niveau maximal de chargement qui ne conduit pas à la ruine de la structure, et est calculée par un nouvel algorithme itératif. Enfin, la résistance ultime dynamique est comparée à la résistance ultime quasi-statique, ce qui permet de calculer des coefficients de chargements dynamiques, qui évaluent correctement l’influence de la dynamique sur la ruine. La deuxième partie de cette thèse porte sur le développement d’un nouvelle méthode pour le calcul de la réponse au fouettement, en prenant en compte le comportement élastoplastique de la structure. La structure est modélisé avec deux poutres non uniformes, reliées par une rotule non linéaire, dont le comportement est décrit par une relation entre le moment de flexion et la variation d’angle. Le problème hydrodynamique est traité par une méthode à éléments de frontière 3D. Le problème couplé hydro-élastoplastique est ensuite résolu dans le domaine temporel grâce à un logiciel de tenue à la mer. Les calculs sont réalisés sur une large gamme de navires, avec plusieurs cas de chargement réalistes. Ceci permet enfin de calculer un coefficient de résistance dynamique, par comparaison des réponses non-linéaires et linéaires.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03178428 , version 1 (23-03-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03178428 , version 1

Citer

George Jagite. Analysis of Slamming Induced Whipping Effects over the Ultimate Strength of Ships. Structural mechanics [physics.class-ph]. École centrale de Nantes, 2020. English. ⟨NNT : 2020ECDN0018⟩. ⟨tel-03178428⟩
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