高速摄像机在极地船舶与浮冰碰撞模型实验中的应用
极地船舶在冰区航行时浮冰碰撞载荷下船舶结构会产生变形损伤的情况，如图1图2所示。极地船舶与浮冰碰撞模型实验技术是船冰碰撞下结构动力响应机理研究的关键核心技术，尤其是在冰体破碎特性以及结构变形机制等研究方面显得尤为重要。
图1 极地船舶在冰区航行中与冰山碰撞
图2 冰山碰撞下船体结构塑性变形损伤
武汉理工大学交通学院朱凌教授团队在冰体碰撞下船体板动力响应模型试验研究重，拍摄分析了冰体碰撞过程中速度变化过程以及冰体失效破坏情况，研究船体板模型在冰体碰撞过程中变形过程以及船体板的应变分布变化过程。
相关研究成果可以揭示船体与浮冰碰撞过程中船体结构变形损伤机理。
试验过程利用三台千眼狼高速摄像仪，如图3所示，其中一台监测冰体碰撞过程中冰体破碎动态图像，以及分析碰撞过程中冰体速度变化，另外两台拍摄捕捉船体板的动态变形过程，用三维全场应变与位移测量系统对船体板表面形貌、位移以及应变进行测量和分析，并得到三维应变场以及位移场数据。
图3 冰体-船体板碰撞模型试验示意图
图4 冰体碰撞下船体板变形时间历程
试验拍摄冰体失效破坏整个过程，发现在碰撞过程中冰体主要发生挤压破坏，并以小颗粒的形式快速剥落，如图6。通过试验观察可以发现冰体与船体板模型的接触面积在逐渐变大，碰撞过程中速度在逐渐变小。
图5 冰体与船体板接触过程中失效破坏过程
上述冰体与船体板碰撞模型试验结果可以用来研究浮冰碰撞下船体结构塑性变形力学机理，可为浮冰碰撞下极地船舶结构强度评估与结构设计提供基础，具有重大工程研究意义。
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