Evaluación del daño severo y la integridad estructural mediante criterios de fractura ante accidentes de encallamiento de navíos

Abstract

Las ventajas de realizar simulaciones numéricas ayudan no solo a predecir los diferentes fenómenos físicos, sino que vislumbran lo que pueda suceder en la realidad. En el caso de los accidentes de encallamiento de navíos, el comportamiento fenomenológico que el material presenta en la zona de choque es complejo, observándose daños severos que afectan la integridad estructural global del navío, por tal motivo es necesario plantear una metodología numérica que pueda ayudar a evaluar estos posibles accidentes en la concepción del proyecto del navío, consecuentemente esto tendrá un impacto significativo en el medio ambiente, la vida humana y las pérdidas económicas. Esta tesis evalúa el daño ocasionado en la zona de impacto para un accidente de encallamiento de navío, posteriormente es obtenida la integridad estructural que el navío presenta. Para lograr este objetivo es planteado una metodología numérica en función de criterios de fractura que son implementados en una subrutina de material (UMAT) a través del Ls-Dyna. Para verificar dicha metodología es realizado un "benchmark" del experimento denominado NSWC-I, realizado para un encallamiento a escala reducida. Este experimento ayudará a comprobar la eficacia de los criterios de fractura, condiciones de contorno, discretización numérica, entre otros parámetros contemplados en la metodología numérica propuesta. También, es realizado un estudio de casos para un VLCC que desliza sobre un fondo rocoso, realizando diversos estudios de casos, verificándose la disminución de la integridad estructural.

The advantages of performing numerical simulations help us not only to predict the different physical phenomena but also give us a glimpse of what may happen in reality. In the case of ship grounding accidents, the phenomenological behavior of the material in the impact zone is complex, showing severe damage that affects the overall structural integrity of the ship, therefore it is necessary to propose a numerical methodology that can help to evaluate these possible accidents in the design of the ship project, consequently this will have a significant impact on the environment, human life and economic losses. This thesis evaluates the damage caused in the impact zone for a ship grounding accident, then the structural integrity of the ship is obtained. To achieve this objective, a numerical methodology is proposed based on fracture criteria that are implemented in a material sub-routine (UMAT) through the Ls-Dyna. In order to verify this methodology, a benchmark of the experiment called NSWC-I, carried out for a small-scale stranding, is performed. This experiment will help to verify the effectiveness of the fracture criteria, boundary conditions, numerical discretization, among other parameters contemplated in the proposed numerical methodology. Also, a case study is carried out for a VLCC sliding on a rocky bottom, performing several case studies, verifying the decrease of structural integrity.