[发明专利]一种冰船接触过程数值计算方法

权利要求书

1.一种冰船接触过程数值计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)确定冰船接触计算工况，包括船的航速，冰场的物理和力学参数、尺度；

(2)根据冰场的物理和力学参数、尺度，将冰场离散成一系列冰物质点形式，初始化所有冰物质点密度、体积、速度和加速度参数；

(3)对船体三维模型进行面网格划分，划分成一系列四边形面元；

(4)在每个时刻，对所有冰物质点，采用冰船接触区域识别方法判断出每一个物质点是否与船体发生接触，并计算出与船体接触的冰物质点对船体的作用力；

冰船接触区域识别方法包括以下具体实施过程：

步骤4.1，建立一个长方体将整个船体包围在内，若海冰的物质点位于长方体内部则假设该物质点为能够与船体接触的物质点；

步骤4.2，对于每一个假设能够与船体接触的物质点，若与船体发生接触，则只能有一个四边形面元与物质点接触；通过物质点和四边形的四个点的坐标位置关系来确定能够与该物质点接触的面元；

步骤4.3，对于每一个假设能够与船体接触的物质点，计算能够与其发生碰撞面元控制点的距离，从中获得距离最短的面元；

步骤4.4，通过点与面数学公式，判断物质点与其距离最短面元的位置关系是否接触；

于是，确定与船体表面发生接触的物质点和与其发生接触的面元；

(5)在每个时刻，应用近场动力学方法计算所有物质点受到的近场力和外载荷，进而计算出所有物质点的加速度；通过时间积分获得当前时刻所有物质点的位移和速度以及破坏程度的物理量，进而获得整个冰场的破碎特点；

(6)每个时间步重复步骤4和步骤5，直到到达最大时间步结束计算。

2.根据权利要求1所述的一种冰船接触过程数值计算方法，其特征在于：对船体三维模型进行面网格划分时，将船体表面离散为一系列四边形面元，对于船体频繁与海冰接触的区域采用较密网格划分，船体不与海冰接触区域采用较稀疏的网格划分。

3.根据权利要求1所述的一种冰船接触过程数值计算方法，其特征在于：采用近场动力学方法来模拟海冰的破碎过程。

4.根据权利要求1所述的一种冰船接触过程数值计算方法，其特征在于：冰船接触作用过程中，将船体表面看作刚性固体且不发生变形。