Διερεύνηση της επίδρασης του μοντέλου του υλικού στην προσομοίωση της μη γραμμικής απόκρισης ναυπηγικών κατασκευών σε ακραία φορτία

Abstract

Η χρήση της μεθόδου των Πεπερασμένων Στοιχείων έχει επεκταθεί και στην ανάλυση των ναυπηγικών κατασκευών στη μη-γραμμική περιοχή. Στόχος της διπλωματικής είναι η διερεύνηση της επίδρασης του μοντέλου του επιλεχθέντος υλικού σε αποτελέσματα προσομοιώσεων αλλά και η διερεύνηση της ευαισθησίας των αποτελεσμάτων αυτών σε παραμέτρους, που αφορούν τη διακριτοποίηση της κατασκευής, το είδος και το μέγεθος των στοιχείων καθώς και το μοντέλο του υλικού. Στο πλαίσιο της διπλωματικής, εξετάσθηκαν εναλλακτικές μεθοδολογίες προσδιορισμού της πραγματικής καμπύλης τάσεων – παραμορφώσεων του υλικού (true stress-strain curve), η οποία εισάγεται ως παράμετρος μοντελοποίησης του υλικού σε μη-γραμμικούς κώδικες πεπερασμένων στοιχείων, προερχόμενες από πειραματικές μετρήσεις ως επί το πλείστον μονοαξονικού εφελκυσμού. Η καταλληλότητα της μεθοδολογίας που ακολουθήθηκε στην προσομοίωση εξετάστηκε συγκρίνοντας τα αποτελέσματα από τις προσομοιώσες με πειραματικά αποτελέσματα • μονοαξονικού εφελκυσμού, • καταπόνησης ενισχυμένης λεπτότοιχης κατασκευής, που προσομοιάζει πλευρική κατασκευή δεξαμενοπλοίου διπλού τοιχώματος (double-hull tanker), που υπόκειται σε κρουστικά και ψευδοστατικά φορτία. Για το σκοπό της διπλωματικής χρησιμοποιήθηκε ο κώδικας SIMULIA-ABAQUS.

The use of Finite Element Method has been extended and generalized to include the analysis of naval structures in non-linear region. The aim of this thesis is to investigate the effect of the selected material model on the simulation results and the sensitivity of these results to the parameters related with the discretization process of the construction, the type and size of the elements as well as the model of the material. There have been examined alternative methodologies for the determination of the stress-strain curves, which have been inserted as parameters of the material model in non-linear finite element codes, derived from experimental tensile tests. The adequacy and the methodology applied in the simulations were evaluated by comparing the computational results of the simulations with experimental results of: • Uniaxial tensile tests. • Static and dynamic stresses of enhanced thin-walled structure, resembling lateral build of double-hull tanker, subjected to impact and pseudo-static load. The SIMULIA-ABAQUS software has been used for the modeling purposes of this thesis.